RU2541775C2 - Method for identifying microorganisms from test blood culture sample - Google Patents

Method for identifying microorganisms from test blood culture sample Download PDF

Info

Publication number
RU2541775C2
RU2541775C2 RU2011114900/10A RU2011114900A RU2541775C2 RU 2541775 C2 RU2541775 C2 RU 2541775C2 RU 2011114900/10 A RU2011114900/10 A RU 2011114900/10A RU 2011114900 A RU2011114900 A RU 2011114900A RU 2541775 C2 RU2541775 C2 RU 2541775C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microorganisms
sample
microorganism
container
raman spectroscopy
Prior art date
Application number
RU2011114900/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011114900A (en
Inventor
Бредфорд КЛЭЙ
Джонс ХЬЮМЕН
Джон УОЛШ
Турмен ТОРП
Кристофер РОНСИК
Original Assignee
Биомерьё, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Биомерьё, Инк. filed Critical Биомерьё, Инк.
Publication of RU2011114900A publication Critical patent/RU2011114900A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2541775C2 publication Critical patent/RU2541775C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/34Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3581Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65Raman scattering
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6803General methods of protein analysis not limited to specific proteins or families of proteins
    • G01N33/6848Methods of protein analysis involving mass spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/359Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention aims at a method for identifying microorganisms from a test blood culture sample. The method provides preparing a test sample, conducting a selective lysis and dissolving the cells other than microorganisms of the test sample, laminating the prepared lysate on a density buffer in a hermetically sealed container and centrifuging. The density buffer has a uniform density from approximately 1.025 g/ml to approximately 1.120 g/ml. The microorganisms passing through the above buffer are precipitated on a container bottom. The precipitate is analysed with the use of Raman spectroscopy that enables identifying a genus or a species of the microorganism.
EFFECT: invention enables identifying the microorganisms from the clinical samples over less than 120 min.
13 cl, 4 dwg, 3 ex

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУCROSS REFERENCE TO A RELATED APPLICATION

Данная заявка претендует на приоритет в отношении предварительной заявки на патент США №61/110187, озаглавленной "Method and System for Detection and/or Characterization of a Biological Particle in a Sample", поданной 31 октября 2008, которая включена в данную заявку.This application claims priority with respect to provisional patent application US No. 61/110187, entitled "Method and System for Detection and / or Characterization of a Biological Particle in a Sample", filed October 31, 2008, which is included in this application.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к способам и системам для обнаружения, изоляции и/или идентификации микроорганизмов в образце. В частности, настоящее изобретение представляет собой прямой способ быстрой характеристики и/или идентификации микроорганизма с помощью рамановских спектроскопических методов.The present invention relates to methods and systems for detecting, isolating and / or identifying microorganisms in a sample. In particular, the present invention is a direct method for the rapid characterization and / or identification of a microorganism using Raman spectroscopic methods.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Обнаружение патогенных микроорганизмов в биологических жидкостях следует осуществлять в кратчайшее по возможности время, в частности, в случае септицемии, для которой смертность остается высокой, несмотря на широкий спектр антибиотиков, доступных врачам. Присутствие биологически активных агентов, таких как микроорганизмы, в жидкости организма пациента, в частности в крови, обычно определяют, используя флаконы гемокультуры. Инфекции системы кровообращения связаны с высокой заболеваемостью и смертностью, кроме того, осуществление современных способов диагностики, культивирования с последующей биохимической идентификацией и тестирования на чувствительность к антибиотикам может занять несколько суток. Обычно начинают эмпирическую терапию на основании клинических симптомов, и результаты тестов влияют на клинические решения только тогда, когда первоначальная терапия неудачна. Способность охарактеризовать инфекции кровообращения в пределах первых нескольких часов, предпочтительно в пределах часа, после положительного результата гемокультуры значительно усилило бы клиническую релевантность предоставленной диагностической информации. Для восполнения данной потребности предложены способы молекулярной амплификации, но при данном подходе остаются серьезные проблемы. Сама среда положительной гемокультуры представляет собой естественно амплифицированную популяцию микроорганизмов с потенциалом использования быстрых тестов идентификации (ID).Detection of pathogenic microorganisms in biological fluids should be carried out as soon as possible, in particular in the case of septicemia, for which mortality remains high, despite the wide range of antibiotics available to doctors. The presence of biologically active agents, such as microorganisms, in the patient’s body fluid, in particular in the blood, is usually determined using blood culture vials. Infections of the circulatory system are associated with high morbidity and mortality, in addition, the implementation of modern methods of diagnosis, cultivation, followed by biochemical identification and testing for sensitivity to antibiotics can take several days. Empirical therapy is usually started on the basis of clinical symptoms, and test results affect clinical decisions only when the initial therapy is unsuccessful. The ability to characterize circulatory infections within the first few hours, preferably within an hour, after a positive blood culture result would significantly enhance the clinical relevance of the diagnostic information provided. Molecular amplification methods have been proposed to meet this need, but serious problems remain with this approach. The positive blood culture medium itself is a naturally amplified population of microorganisms with the potential to use rapid identification tests (IDs).

Традиционные автоматические фенотипические ID тесты, такие как системы Vitek®, Phoenix™ и Microscan®, или ручные фенотипические тесты, такие как API, требуют, чтобы микроорганизмы находились в соответствующей фазе роста и были свободны от мешающих сред и продуктов крови с целью получения надежных результатов. Эти системы используют колонии, выращенные из положительной культуры в течение 18-24 часов на средах в чашках Петри. Однако при стремлении получить более быстрые результаты некоторые лаборатории сообщили об использовании этих систем с микроорганизмами, выделенными из флаконов с положительными гемокультурами. Эти тесты "непосредственно из флакона" пригодны не для всех микроорганизмов (например, не пригодны для грамположительных кокков), не подтверждены изготовителями тестов и, как правило, занимают 3-8 часов для получения результатов. Более быстрые и более широко специфичные тесты крайне необходимы в целях обеспечения врача клинически релевантными результатами в пределах первых нескольких часов, предпочтительно в пределах часа, после положительного результата культуры.Conventional automatic phenotypic ID tests, such as Vitek®, Phoenix ™ and Microscan® systems, or manual phenotypic tests, such as APIs, require microorganisms to be in the appropriate growth phase and free from interfering media and blood products in order to obtain reliable results. . These systems use colonies grown from a positive culture for 18-24 hours on media in Petri dishes. However, in an effort to obtain faster results, some laboratories reported the use of these systems with microorganisms isolated from vials with positive blood cultures. These tests "directly from the bottle" are not suitable for all microorganisms (for example, not suitable for gram-positive cocci), are not confirmed by the manufacturers of the tests and, as a rule, take 3-8 hours to obtain results. Faster and more widely specific tests are essential in order to provide the clinician with clinically relevant results within the first few hours, preferably within an hour, after a positive culture result.

Рамановская спектроскопия обладает потенциалом, предоставляющим возможность идентификации микроорганизмов очень быстро, но может столкнуться с интерференцией от множества высокофлуоресцентных и поглощающих соединений, присутствующих в жидких микробиологических культуральных средах и в клинических образцах, таких как кровь, или в их сочетании. Чаще всего используемые способы выделения микроорганизмов непосредственно из положительной гемокультуры представляют собой двухступенчатое дифференциальное центрифугирование и центрифугирование в пробирке для отделения сыворотки.Raman spectroscopy has the potential to identify microorganisms very quickly, but may encounter interference from a variety of highly fluorescent and absorbing compounds present in liquid microbiological culture media and in clinical samples such as blood, or in combination. The most commonly used methods for isolating microorganisms directly from positive blood culture are two-stage differential centrifugation and centrifugation in vitro to separate serum.

Другие описанные способы разделения, характеристики и/или идентификации микроорганизмов включают:Other described methods for the separation, characterization and / or identification of microorganisms include:

В патенте США №4847198 раскрыт способ идентификации микроорганизмов с помощью рамановской спектроскопии с УФ-возбуждением. В соответствии с патентом ′198 бактериальную суспензию приводят в контакт с одной длиной волны в ультрафиолетовом диапазоне. Часть использованной световой энергии поглощается, а часть световой энергии испускается. Испускаемую световую энергию, усиленное резонансом рамановское светорассеяние измеряют как обратнорассеянную энергию. Эту энергию обрабатывают с получением спектров, которые являются характеристическими для бактерий.US Pat. No. 4,847,198 discloses a method for identifying microorganisms using Raman spectroscopy with UV excitation. According to the '198 patent, a bacterial suspension is brought into contact with a single wavelength in the ultraviolet range. Part of the used light energy is absorbed, and part of the light energy is emitted. The emitted light energy amplified by the resonance Raman light scattering is measured as backscattered energy. This energy is processed to obtain spectra that are characteristic of bacteria.

Патент США №5938617 автора Vo-Dinh направлен на систему, которая идентифицирует биологические патогены в образце путем возбуждения образца светом при нескольких длинах волн и синхронного снятия интенсивностей испускания. Эта система включает механизмы для воздействия на образец возбуждающим излучением и образования в результате этого испускаемого излучения. Биологические патогены могут представлять собой вирусы и бактерии.US Pat. No. 5,938,617 to Vo-Dinh is directed to a system that identifies biological pathogens in a sample by exciting the sample with light at multiple wavelengths and simultaneously removing emission intensities. This system includes mechanisms for exposing the sample to exciting radiation and for the resultant generation of emitted radiation. Biological pathogens can be viruses and bacteria.

В патенте США №6177266 раскрыт способ хемотаксономической классификации бактерий биомаркерами, специфичными для рода, вида и штамма, созданными с помощью анализа масс-спектрометрии времяпролетной ионизации лазерной десорбцией с использованием матрицы (MALDI-TOF-MS) либо клеточных белковых экстрактов, либо целых клеток.US Pat. No. 6,177,266 discloses a method for chemotaxonomic classification of bacteria by biomarkers specific to the genus, species, and strain created by mass spectrometry analysis of time-of-flight ionization by laser desorption using a matrix (MALDI-TOF-MS) or cellular protein extracts or whole cells.

В патенте США №7070739 представлен способ экстракции, разделения и очистки микроорганизмов, включая вирусы, путем двумерного ультрацентрифугирования непосредственно из жидкостей организма или из гомогенизированной ткани. На первой стадии центрифугирования удаляют все частицы, имеющие более высокую скорость седиментации, чем те из микроорганизмов, которые нужно идентифицировать. На второй стадии ультрацентрифугирования используют зональное центрифугирование в градиенте плотности в жидкостях, заполненных с образованием градиента плотности широкого диапазона, используя специальные рифленые центрифужные пробирки. В соответствии с этим патентом этот метод разделения можно использовать для определения сгруппированных частиц с помощью светорассеяния или флуоресценции, используя красители, специфичные для нуклеиновых кислот, и для выделения сгруппированных частиц в очень малых объемах для характеристики с помощью масс-спектрометрии субъединиц вирусных белков и интактных вирусных частиц, а также с помощью флуоресцентного проточного цитометрического определения как массы нуклеиновых кислот, так и масс фрагментов, образуемых ферментами рестрикции.US patent No. 7070739 provides a method for the extraction, separation and purification of microorganisms, including viruses, by two-dimensional ultracentrifugation directly from body fluids or from homogenized tissue. In the first centrifugation step, all particles having a higher sedimentation rate than those of the microorganisms that need to be identified are removed. At the second stage of ultracentrifugation, zonal centrifugation in a density gradient in liquids filled with the formation of a wide range density gradient using special corrugated centrifuge tubes is used. In accordance with this patent, this separation method can be used to determine grouped particles by light scattering or fluorescence using nucleic acid-specific dyes and to isolate grouped particles in very small volumes for characterization by mass spectrometry of viral protein and intact viral subunits particles, as well as using fluorescence flow cytometric determination of both the mass of nucleic acids and the masses of fragments formed by restriction enzymes .

В опубликованной заявке на патент США №2007/0037135 раскрыта система для идентификации и количественного определения биологического образца, суспендированного в жидкости. Эта система включает модуль возбуждения флуоресценции по меньшей мере с одним возбуждающим источником света; модуль интерфейса образца, оптически соединенный с модулем возбуждения флуоресценции для расположения биологического образца таким образом, чтобы он получал возбуждающий свет по меньшей мере от одного источника возбуждающего света; модуль испускания флуоресценции, оптически соединенный с модулем интерфейса образца и включающий по меньшей мере одно устройство обнаружения для определения матриц возбуждения-испускания флуоресценции биологического образца; и компьютерный модуль, оперативно соединенный с модулем испускания флуоресценции. Компьютерный модуль осуществляет многофакторный анализ на матрицах возбуждения-испускания флуоресценции биологического образца, чтобы идентифицировать и количественно определить биологический образец. Однако в заявке ′135 не обсуждена идентификация и количественное определение микроорганизмов из комплексных биологических образцов, таких как кровь.US Published Patent Application No. 2007/0037135 discloses a system for identifying and quantifying a biological sample suspended in a liquid. This system includes a fluorescence excitation module with at least one exciting light source; a sample interface module optically coupled to a fluorescence excitation module for arranging the biological sample so that it receives exciting light from at least one exciting light source; a fluorescence emission module optically coupled to a sample interface module and including at least one detection device for detecting fluorescence excitation-emission matrices of a biological sample; and a computer module operatively connected to the fluorescence emission module. The computer module performs multivariate analysis on the fluorescence excitation-emission matrices of a biological sample in order to identify and quantify the biological sample. However, the '135 application does not discuss the identification and quantification of microorganisms from complex biological samples such as blood.

В опубликованной заявке на патент США №2007/0175278 описано использование жидкой культуральной среды для культивирования интересующего образца, включающего, например, кровь, мочу, фекалии, внутривенные катетеры и т.д., линии промышленного производства, водные системы, пищевой продукт, косметическое изделие, фармацевтический препарат и криминалистический образец. Следовательно, микроорганизмы могут быть собраны из жидкой среды способами, известными в данной области техники, например центрифугированием. Затем концентрированные микроорганизмы можно переносить на материал-носитель, необязательно после высушивания, для получения вибрационного спектра. В заявке на патент обсуждены различные способы идентификации и классификации микроорганизмов, включая вибрационную спектроскопию, такую как рамановская спектроскопия.US Patent Application Publication No. 2007/0175278 describes the use of a liquid culture medium for culturing a sample of interest, including, for example, blood, urine, feces, intravenous catheters, etc., industrial production lines, water systems, food product, cosmetic product , pharmaceutical product and forensic sample. Therefore, microorganisms can be collected from a liquid medium by methods known in the art, for example by centrifugation. Concentrated microorganisms can then be transferred onto a carrier material, optionally after drying, to obtain a vibrational spectrum. The patent application discusses various methods for identifying and classifying microorganisms, including vibration spectroscopy, such as Raman spectroscopy.

Однако эти способы имеют несколько недостатков при попытке разделить и охарактеризовать микроорганизмы из комплексных образцов, таких как культуральные среды, содержащие кровь. Полученные в результате препараты микроорганизмов часто содержат загрязняющие эритроциты, тромбоциты, липидные частицы, плазматические ферменты и клеточный детрит, что может вызвать плохие результаты. Эти способы также являются очень трудоемкими и небезопасными за счет стадий, которые могут привести в результате к аэрозольному воздействию потенциально опасных патогенов на пользователя. Необходимы простые, безопасные и надежные способы выделения микроорганизмов из клинических образцов (например, гемокультуры) и других комплексных образцов, которые свободны от этих интерферирующих материалов и совместимы с технологиями быстрой идентификации.However, these methods have several drawbacks when trying to separate and characterize microorganisms from complex samples, such as culture media containing blood. The resulting microorganism preparations often contain contaminating red blood cells, platelets, lipid particles, plasma enzymes and cell detritus, which can cause poor results. These methods are also very time-consuming and unsafe due to the steps that can result in aerosol exposure of potentially dangerous pathogens to the user. Simple, safe, and reliable methods of isolating microorganisms from clinical samples (e.g., blood culture) and other complex samples that are free of these interfering materials and compatible with rapid identification technologies are needed.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В настоящем изобретении предложены способы разделения, характеристики и/или идентификации микроорганизмов в образце. Эти способы дают возможность характеристики и/или идентификации микроорганизмов быстрее, чем методы предшествующего уровня техники, приводя в результате к более быстрым диагнозам (например, у субъекта, страдающего или подозреваемого на септицемию) и идентификации зараженных материалов (например, пищевых продуктов и фармацевтических препаратов). Стадии, включенные в способы по изобретению, от получения образца для характеристики и/или идентификации микроорганизмов до получения клинически релевантной информации, дающей основания для действий, можно осуществлять в очень короткой временной рамке, например менее чем примерно за 120 минут. Кроме того, способы по изобретению могут быть полностью автоматизированы, уменьшая за счет этого риск обращения с инфекционными материалами и/или зараженными образцами.The present invention provides methods for the separation, characterization and / or identification of microorganisms in a sample. These methods enable the characterization and / or identification of microorganisms faster than the methods of the prior art, resulting in faster diagnoses (for example, in a subject suffering or suspected of septicemia) and the identification of infected materials (for example, food products and pharmaceuticals) . The steps included in the methods of the invention, from obtaining a sample for characterization and / or identification of microorganisms to obtaining clinically relevant information giving rise to action, can be carried out in a very short time frame, for example in less than about 120 minutes. In addition, the methods of the invention can be fully automated, thereby reducing the risk of handling infectious materials and / or infected samples.

В одном аспекте настоящее изобретение направлено на способ характеристики и/или идентификации микроорганизма из тестируемого образца, включающий:In one aspect, the present invention is directed to a method for characterizing and / or identifying a microorganism from a test sample, comprising:

(a) получение тестируемого образца, о котором известно, что он содержит или может содержать микроорганизмы;(a) obtaining a test sample that is known to contain or may contain microorganisms;

(b) селективный лизис клеток не микроорганизмов в тестируемом образце с получением лизированного образца;(b) selective lysis of non-microorganism cells in the test sample to obtain a lysed sample;

(c) разделение микроорганизмов от других компонентов лизированного образца с образованием изолированного образца микроорганизмов;(c) separating microorganisms from other components of the lysed sample to form an isolated sample of microorganisms;

(d) исследование изолированных микроорганизмов с использованием одного или более чем одного метода рамановской спектроскопии с получением спектроскопических измерений данного микроорганизма; и(d) the study of isolated microorganisms using one or more than one Raman spectroscopy method to obtain spectroscopic measurements of the microorganism; and

(e) характеристику и/или идентификацию данного микроорганизма в изолированном образце путем сравнения спектроскопических измерений со снятыми спектроскопическими измерениями или предсказанными спектроскопическими свойствами известных микроорганизмов.(e) characterization and / or identification of a given microorganism in an isolated sample by comparing spectroscopic measurements with spectroscopic measurements or the predicted spectroscopic properties of known microorganisms.

В одном аспекте настоящее изобретение направлено на способ характеристики и/или идентификации микроорганизма из гемокультуры, включающий:In one aspect, the present invention is directed to a method for characterizing and / or identifying a microorganism from a blood culture, including:

(a) получение образца из гемокультуры, о которой известно, что она содержит или может содержать микроорганизмы;(a) obtaining a sample from a blood culture that is known to contain or may contain microorganisms;

(b) селективный лизис клеток не микроорганизмов в образце с получением лизированного образца;(b) selective lysis of non-microorganism cells in the sample to produce a lysed sample;

(c) наслаивание лизированного образца на плотностный буфер в герметичном контейнере;(c) layering the lysed sample on a density buffer in an airtight container;

(d) центрифугирование контейнера для разделения микроорганизмов от других компонентов образца и образования осадка микроорганизмов;(d) centrifuging a container to separate microorganisms from other components of the sample and precipitate microorganisms;

(e) спектроскопическое исследование изолированных микроорганизмов in situ с использованием одного или более чем одного метода рамановской спектроскопии с получением спектроскопических измерений данного микроорганизма; и(e) spectroscopic study of isolated microorganisms in situ using one or more than one Raman spectroscopy method to obtain spectroscopic measurements of the microorganism; and

(f) характеристику и/или идентификацию данного микроорганизма в изолированном образце путем сравнения спектроскопических измерений со снятыми спектроскопическими измерениями или предсказанными спектроскопическими свойствами известных микроорганизмов.(f) characterization and / or identification of a given microorganism in an isolated sample by comparing spectroscopic measurements with spectroscopic measurements taken or the predicted spectroscopic properties of known microorganisms.

В другом аспекте настоящее изобретение направлено на способ характеристики и/или идентификации микроорганизма, включающий:In another aspect, the present invention is directed to a method for characterizing and / or identifying a microorganism, including:

(a) получение тестируемого образца, о котором известно, что он содержит или может содержать микроорганизмы;(a) obtaining a test sample that is known to contain or may contain microorganisms;

(b) помещение тестируемого образца в герметичный контейнер;(b) placing the test sample in a sealed container;

(c) разделение микроорганизмов in situ от других компонентов тестируемого образца с образованием изолированного образца микроорганизмов из микроорганизмов в герметичном контейнере;(c) in situ separation of microorganisms from other components of the test sample to form an isolated microorganism sample from the microorganisms in an airtight container;

(d) спектроскопическое исследование изолированных микроорганизмов in situ с использованием одного или более чем одного метода рамановской спектроскопии с получением спектроскопических измерений данного микроорганизма; и(d) in situ spectroscopic investigation of isolated microorganisms using one or more than one Raman spectroscopy method to obtain spectroscopic measurements of the microorganism; and

(e) характеристику и/или идентификацию данного микроорганизма в изолированном образце путем сравнения спектроскопических измерений со снятыми спектроскопическими измерениями или предсказанными спектроскопическими свойствами известных микроорганизмов.(e) characterization and / or identification of a given microorganism in an isolated sample by comparing spectroscopic measurements with spectroscopic measurements or the predicted spectroscopic properties of known microorganisms.

В одной форме осуществления разделение осуществляют путем наслаивания тестируемого образца на плотностный буфер в герметичном контейнере (например, герметично закрытом контейнере) и центрифугирование контейнера для осаждения микроорганизмов, в то время как среда тестируемого образца остается сверху плотностного буфера. В другой форме осуществления контейнер имеет оптическое окно на дне и/или на стенках, так что осадок микроорганизмов может быть исследован спектроскопическим путем. Микроорганизмы можно идентифицировать путем сравнения спектра осадка со спектром или спектрами или предсказанными спектроскопическими свойствами известных микроорганизмов. Способность идентифицировать микроорганизмы непосредственно в осадке без дополнительных манипуляций значительно улучшает безопасность идентификации микроорганизмов.In one embodiment, separation is effected by layering the test sample on a density buffer in an airtight container (e.g., a hermetically sealed container) and centrifuging the container to deposit microorganisms, while the medium of the test sample remains on top of the density buffer. In another embodiment, the container has an optical window at the bottom and / or on the walls, so that the sediment of microorganisms can be examined spectroscopically. Microorganisms can be identified by comparing the spectrum of the precipitate with the spectrum or spectra or the predicted spectroscopic properties of known microorganisms. The ability to identify microorganisms directly in the sediment without additional manipulation significantly improves the safety of identification of microorganisms.

В одной форме осуществления спектроскопическое исследование основано на колебательной структуре составляющих молекул, которые содержат микроорганизмы. В других формах осуществления спектроскопическое исследование основано отчасти на сигналах, полученных от дополнительных агентов, которые добавляют в процессе способов по изобретению, и которые взаимодействуют со специфичными микроорганизмами или группами микроорганизмов.In one embodiment, spectroscopy is based on the vibrational structure of constituent molecules that contain microorganisms. In other forms of implementation, spectroscopic examination is based in part on signals obtained from additional agents that are added in the process of the methods of the invention and which interact with specific microorganisms or groups of microorganisms.

В другой форме осуществления способы дополнительно включают стадию выделения осадка микроорганизма, ресуспендирования микроорганизма и проведения дополнительных тестов идентификации или характеристики (например, лекарственной устойчивости, факторов вирулентности, антибиограммы).In another embodiment, the methods further include the step of isolating the microorganism sediment, resuspending the microorganism, and conducting additional identification or characterization tests (e.g., drug resistance, virulence factors, antibiograms).

Настоящее изобретение более подробно объяснено в графических материалах данной заявки и в приведенном ниже описании.The present invention is explained in more detail in the graphic materials of this application and in the description below.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

На фиг. 1 показаны рамановские спектры различных микроорганизмов, обработанных и выделенных из гемокультуры.In FIG. 1 shows the Raman spectra of various microorganisms treated and isolated from blood culture.

На фиг. 2 показаны рамановские спектры 13 изолятов S. aureus, выделенных непосредственно из культуральной среды гемокультуры.In FIG. Figure 2 shows the Raman spectra of 13 S. aureus isolates isolated directly from the culture medium of the blood culture.

На фиг. 3 показаны рамановские спектры, снятые через герметичный сепаратор, в присутствии и в отсутствие микроорганизмов.In FIG. Figure 3 shows Raman spectra taken through a sealed separator in the presence and absence of microorganisms.

На фиг. 4 показаны рамановские спектры осадка микроорганизма, выделенного из гемокультуры, снятые через герметичный сепаратор, фон вычтен.In FIG. 4 shows the Raman spectra of the sediment of a microorganism isolated from blood culture, taken through an airtight separator, the background is subtracted.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение может быть осуществлено в различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное формами осуществления, изложенными в данной заявке. Вероятнее, эти формы осуществления представлены, чтобы данное описание было более тщательным и полным и полностью передавало объем изобретения специалистам в данной области техники. Например, признаки, проиллюстрированные в отношении одной формы осуществления, могут быть включены в другие формы осуществления, а признаки, проиллюстрированные в отношении конкретной формы осуществления, могут быть удалены из этой формы осуществления. Кроме того, различные изменения и дополнения к предложенным здесь формам осуществления, которые не отклоняются от настоящего изобретения, будут очевидны специалистам в данной области техники в свете настоящего описания.The present invention can be implemented in various forms and should not be construed as limited by the forms of implementation set forth in this application. Most likely, these forms of implementation are presented so that this description is more thorough and complete and fully conveys the scope of the invention to specialists in this field of technology. For example, features illustrated in relation to one implementation form may be included in other forms of implementation, and features illustrated in relation to a specific implementation form may be removed from this implementation form. In addition, various changes and additions to the forms of implementation proposed here, which do not deviate from the present invention, will be apparent to those skilled in the art in light of the present description.

Если не определено иное, все технические и научные термины, используемые в данной заявке, имеют то же значение, которое общепринято понимают обычные специалисты в области техники, к которой принадлежит данное изобретение. Терминология, используемая в описании изобретения в данной заявке, предназначена только для целей описания конкретных форм осуществления и не предназначена для ограничения изобретения.Unless otherwise specified, all technical and scientific terms used in this application have the same meaning that is generally understood by ordinary experts in the field of technology to which this invention belongs. The terminology used in the description of the invention in this application is intended only for the purpose of describing specific forms of implementation and is not intended to limit the invention.

ОпределенияDefinitions

Как используют в данной заявке, единственное число может означать одно или более чем одно. Например, "клетка" может означать единственную клетку или множество клеток.As used in this application, the singular may mean one or more than one. For example, “cell” may mean a single cell or multiple cells.

Как используют в данной заявке, "и/или" также относится к любой или ко всем возможным комбинациям одного или более чем одного из сопутствующих перечисленных пунктов и включает их, а также отсутствие комбинаций при интерпретации в альтернативе ("или").As used in this application, "and / or" also refers to any or all possible combinations of one or more of one of the related items listed and includes them, as well as the lack of combinations when interpreted in an alternative ("or").

Кроме того, термин "примерно", как используют в данной заявке по отношению к измеримому значению, такому как количество соединения или агента по данному изобретению, доза, время, температура и тому подобное, подразумевают как охватывающий вариации ±20%, ±10%, ±5%, ±1%, ±0,5% или даже ±0,1% указанного количества.In addition, the term "about" as used in this application in relation to a measurable value, such as the amount of a compound or agent of this invention, dose, time, temperature and the like, is meant as encompassing variations of ± 20%, ± 10%, ± 5%, ± 1%, ± 0.5%, or even ± 0.1% of the specified amount.

Как используют в данной заявке, термин "микроорганизм" предназначен для включения организмов, которые являются в целом одноклеточными, которые можно размножать и держать в лаборатории, включающие, но не ограниченные ими, грамположительные или грамотрицательные бактерии, дрожжи, плесневые грибы, паразиты и молликуты. Не ограничивающие примеры грамотрицательных бактерий по данному изобретению включают бактерии следующих родов: Pseudomonas, Escherichia, Salmonella, Shigella, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, Proteus, Campylobacter, Haemophilus, Morganella, Vibrio, Yersinia, Acinetobacter, Stenotrophomonas, Brevundimonas, Ralstonia, Achromobacter, Fusobacterium, Prevotella, Branhamella, Neisseria, Burkholderia, Citrobacter, Hafhia, Edwardsiella, Aeromonas, Moraxella, Brucella, Pasteurella, Providencia и Legionella. He ограничивающие примеры грамположительных бактерий по данному изобретению включают бактерии следующих родов: Enterococcus, Streptococcus, Staphylococcus, Bacillus, Paenibacillus, Lactobacillus, Listeria, Peptostreptococcus, Propionibacterium, Clostridium, Bacteroides, Gardnerella, Kocuria, Lactococcus, Leuconostoc, Micrococcus, Mycobacteria и Corynebacteria. He ограничивающие примеры дрожжей и плесневых грибов по данному изобретению включают дрожжи и плесневые грибы из следующих родов: Candida, Cryptococcus, Nocardia, Penicillium, Alternaria, Rhodotorula, Aspergillus, Fusarium, Saccharomyces и Trichosporon. He ограничивающие примеры паразитов по данному изобретению включают паразиты из следующих родов: Trypanosoma, Babesia, Leishmania, Plasmodium, Wucheria, Brugia, Onchocerca и Naegleria. He ограничивающие примеры молликутов по данному изобретению включают молликуты из следующих родов: Mycoplasma и Ureaplasma.As used in this application, the term "microorganism" is intended to include organisms that are generally unicellular, which can be propagated and kept in laboratories, including, but not limited to, gram-positive or gram-negative bacteria, yeast, molds, parasites and mollusks. Non-limiting examples of gram-negative bacteria of the present invention include bacteria of the following genera: Pseudomonas, Escherichia, Salmonella, Shigella, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, Proteus, Campylobacter, Haemophilus, Morganella, Vibrio, Yersinia, Acinetobacter, Arenovromasbromonium, Acinetobacteron, Breenbromonium , Prevotella, Branhamella, Neisseria, Burkholderia, Citrobacter, Hafhia, Edwardsiella, Aeromonas, Moraxella, Brucella, Pasteurella, Providencia and Legionella. Non-limiting examples of gram-positive bacteria of the invention include bacteria of the following genera: Enterococcus, Streptococcus, Staphylococcus, Bacillus, Paenibacillus, Lactobacillus, Listeria, Peptostreptococcus, Propionibacterium, Clostridium, Bacteroides, Gardnerella, Lococococio, Micrococococia, Micrococococcus, Leococococcus, Microcococcus, Microcococcus, Microcococcus, Micrococococcus, Leococococi, Microcococcus, Microcococcus, Microcococcus, Microcococcus, Microcococcus, Microcococcus, Micrococcus, Micrococcus, and Micrococcus. Non-limiting examples of yeast and molds of the present invention include yeast and molds from the following genera: Candida, Cryptococcus, Nocardia, Penicillium, Alternaria, Rhodotorula, Aspergillus, Fusarium, Saccharomyces and Trichosporon. Non-limiting examples of parasites of this invention include parasites from the following genera: Trypanosoma, Babesia, Leishmania, Plasmodium, Wucheria, Brugia, Onchocerca and Naegleria. Non-limiting examples of the mollicuts of this invention include those of the following genera: Mycoplasma and Ureaplasma.

В одной форме осуществления, как более подробно описано здесь, микроорганизмы из образца или из ростовой среды можно разделить и исследовать, чтобы охарактеризовать и/или идентифицировать микроорганизм, присутствующий в образце. Как используют в данной заявке, термин "разделить" подразумевают как включающий любой образец микроорганизмов, который извлечен, сконцентрирован или иначе удален из его исходного состояния или из ростовой или культуральной среды. Например, в соответствии с данным изобретением микроорганизмы могут быть отделены (например, в виде выделенного образца) от не микроорганизмов или компонентов не микроорганизмов, которые иначе могут мешать характеристике и/или идентификации. Этот термин может включать слой микроорганизмов, проложенный между двумя другими слоями, например микроорганизмы, собранные наверху плотностного буфера высокой плотности после центрифугирования, или слой микроорганизмов, собранный на твердой поверхности (например, на мембране фильтра). Этот термин может также включать коллекцию микроорганизмов, которая частично прошла через слой (например, плотностный буфер). Как таковой, выделенный образец микроорганизмов может включать любую коллекцию или слой микроорганизмов и/или их компонентов, которые являются более концентрированными, либо иначе отделенными от исходного образца, и могут находиться в диапазоне от тесно упакованного плотного комка микроорганизмов до диффузного слоя микроорганизмов. Компоненты микроорганизмов, которые могут содержаться в выделенной форме или в образце, включают без ограничения пили, флагеллы, фимбрии и капсулы в любой комбинации. Компоненты не микроорганизмов, которые отделяют от микроорганизмов, могут включать клетки не микроорганизмов (например, клетки крови и/или клетки другой ткани) и/или любые их компоненты.In one embodiment, as described in more detail herein, microorganisms from a sample or from a growth medium can be separated and examined to characterize and / or identify the microorganism present in the sample. As used in this application, the term “split” is meant to include any sample of microorganisms that are recovered, concentrated, or otherwise removed from its original state or from a growth or culture medium. For example, in accordance with this invention, microorganisms can be separated (for example, in the form of an isolated sample) from non-microorganisms or components of non-microorganisms that might otherwise interfere with characterization and / or identification. This term may include a layer of microorganisms laid between two other layers, for example, microorganisms collected on top of a high density density buffer after centrifugation, or a layer of microorganisms collected on a solid surface (for example, on a filter membrane). The term may also include a collection of microorganisms that has partially passed through a layer (e.g., density buffer). As such, an isolated sample of microorganisms can include any collection or layer of microorganisms and / or their components that are more concentrated or otherwise separated from the original sample, and can range from a closely packed dense lump of microorganisms to a diffuse layer of microorganisms. Components of microorganisms that may be contained in isolated form or in a sample include, without limitation, drank, flagella, fimbriae and capsules in any combination. Components of non-microorganisms that are separated from microorganisms may include cells of non-microorganisms (e.g., blood cells and / or cells of another tissue) and / or any components thereof.

Еще в одной другой форме осуществления, как более подробно описано здесь, микроорганизмы из образца или из ростовой среды могут быть изолированы и исследованы, чтобы охарактеризовать и/или идентифицировать микроорганизм, присутствующий в образце. Как используют в данной заявке, термин "изолированный" предназначен для включения любого образца микроорганизмов, который по меньшей мере частично очищен от его исходного состояния или от ростовой или культуральной среды и любых не микроорганизмов или компонентов не микроорганизмов, содержащихся в ней. Например, в соответствии с данным изобретением микроорганизмы могут быть изолированы (например, в виде изолированного образца) от не микроорганизмов или компонентов не микроорганизмов, которые иначе могут мешать характеристике и/или идентификации. Компоненты не микроорганизмов, которые отделяют от микроорганизмов, могут включать клетки не микроорганизмов (например, клетки крови и/или клетки другой ткани) и/или любые их компоненты.In yet another embodiment, as described in more detail herein, microorganisms from a sample or from a growth medium can be isolated and examined to characterize and / or identify the microorganism present in the sample. As used in this application, the term "isolated" is intended to include any sample of microorganisms that is at least partially purified from its original state or from a growth or culture medium and any non-microorganisms or components of non-microorganisms contained therein. For example, in accordance with this invention, microorganisms can be isolated (for example, in the form of an isolated sample) from non-microorganisms or components of non-microorganisms that might otherwise interfere with characterization and / or identification. Components of non-microorganisms that are separated from microorganisms may include cells of non-microorganisms (e.g., blood cells and / or cells of another tissue) and / or any components thereof.

Еще в одной другой форме осуществления, как более подробно описано здесь, микроорганизмы из образца или из ростовой среды могут быть осаждены и исследованы, чтобы охарактеризовать и/или идентифицировать микроорганизм, присутствующий в образце. Как используют в данной заявке, термин "осадок" предназначен для включения любого образца микроорганизмов, который спрессован или депонирован в массе микроорганизмов. Например, микроорганизмы из образца можно спрессовать или депонировать в массе на дне пробирки центрифугированием или другими способами, известными в данной области техники. Этот термин включает коллекцию микроорганизмов (и/или их компонентов) на дне и/или стенках контейнера после центрифугирования. Компоненты микроорганизмов, которые могут содержаться в осадке, включают без ограничения пили, флагеллы, фимбрии и капсулы в любой комбинации. В соответствии с данным изобретением микроорганизмы могут быть осаждены (например, в виде, по существу, очищенного осадка микроорганизмов) из не микроорганизмов или компонентов не микроорганизмов, которые иначе могут мешать характеристике и/или идентификации. Компоненты не микроорганизмов, которые отделяют от микроорганизмов, могут включать клетки не микроорганизмов (например, клетки крови и/или клетки другой ткани) и/или любые их компоненты.In yet another embodiment, as described in more detail herein, microorganisms from a sample or from a growth medium can be precipitated and examined to characterize and / or identify the microorganism present in the sample. As used in this application, the term "sediment" is intended to include any sample of microorganisms that are compressed or deposited in the mass of microorganisms. For example, microorganisms from a sample can be compressed or deposited in bulk at the bottom of the tube by centrifugation or other methods known in the art. This term includes a collection of microorganisms (and / or their components) on the bottom and / or walls of the container after centrifugation. Components of microorganisms that may be contained in the sediment include, without limitation, drank, flagella, fimbriae and capsules in any combination. In accordance with this invention, microorganisms can be precipitated (for example, in the form of a substantially purified precipitate of microorganisms) from non-microorganisms or components of non-microorganisms that might otherwise interfere with characterization and / or identification. Components of non-microorganisms that are separated from microorganisms may include cells of non-microorganisms (e.g., blood cells and / or cells of another tissue) and / or any components thereof.

Как используют в данной заявке, термин "плотностный буфер" относится к раствору, имеющему однородную плотность по всему раствору.As used in this application, the term "density buffer" refers to a solution having a uniform density throughout the solution.

В настоящем изобретении предложены способы изоляции, характеристики и/или идентификации микроорганизмов в образце. Кроме того, этот способ может быть, в частности, полезен для разделения, характеристики и/или идентификации микроорганизмов из комплексных образцов, таких как культуральная среда, содержащая кровь. Быстрые способы также дают возможность для характеристики и/или идентификации микроорганизмов быстрее, чем методы предшествующего уровня техники, что приводит в результате к более быстрым диагнозам (например, у субъекта, страдающего или подозреваемого на септицемию) и характеристике/идентификации зараженных материалов (например, пищевых продуктов и фармацевтических препаратов). Стадии, вовлеченные в способы по изобретению, от получения образца до характеристики/идентификации микроорганизмов, можно осуществлять в очень короткой временной рамке с получением клинически релевантной информации, дающей основания для действий. В некоторых формах осуществления способы по изобретению можно осуществлять менее чем примерно за 120 минут, например менее чем примерно за 110, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2 или 1 минуту. Огромная скорость способов по изобретению представляет усовершенствование по сравнению со способами предшествующего уровня техники. Эти способы можно применять для характеристики и/или идентификации любого микроорганизма, как описано в данной заявке. В одной форме осуществления микроорганизм представляет собой бактерию. В другой форме осуществления микроорганизм представляет собой дрожжи. В другой форме осуществления микроорганизм представляет собой плесневый гриб. В следующей форме осуществления микроорганизм представляет собой паразит. В другой форме осуществления микроорганизм представляет собой молликут. Кроме того, способы по изобретению могут быть полностью автоматизированы, уменьшая за счет этого риск обращения с инфекционными материалами и/или заражения образцов.The present invention provides methods for isolating, characterizing and / or identifying microorganisms in a sample. In addition, this method may be particularly useful for the separation, characterization and / or identification of microorganisms from complex samples, such as a culture medium containing blood. Fast methods also provide an opportunity for characterization and / or identification of microorganisms faster than the methods of the prior art, resulting in faster diagnoses (for example, in a subject suffering or suspected of septicemia) and characterization / identification of infected materials (for example, food products and pharmaceuticals). The steps involved in the methods of the invention, from obtaining a sample to characterization / identification of microorganisms, can be carried out in a very short time frame to obtain clinically relevant information that provides the basis for action. In some embodiments, the methods of the invention can be completed in less than about 120 minutes, for example, in less than about 110, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 15, 10, 5, 4, 3 2 or 1 minute. The sheer speed of the methods of the invention represents an improvement over prior art methods. These methods can be used to characterize and / or identify any microorganism, as described in this application. In one embodiment, the microorganism is a bacterium. In another embodiment, the microorganism is yeast. In another form of implementation, the microorganism is a mold. In a further embodiment, the microorganism is a parasite. In another embodiment, the microorganism is a mollicut. In addition, the methods of the invention can be fully automated, thereby reducing the risk of handling infectious materials and / or infection of samples.

В одном аспекте настоящее изобретение направлено на способ характеристики и/или идентификации микроорганизма из тестируемого образца, включающий:In one aspect, the present invention is directed to a method for characterizing and / or identifying a microorganism from a test sample, comprising:

(a) получение тестируемого образца, известного как содержащий, или который может содержать микроорганизмы;(a) obtaining a test sample known as containing, or which may contain microorganisms;

(b) селективный лизис клеток не микроорганизмов в тестируемом образце с получением лизированного образца;(b) selective lysis of non-microorganism cells in the test sample to obtain a lysed sample;

(c) разделение микроорганизмов от других компонентов тестируемого образца с образованием изолированного образца микроорганизмов;(c) separation of microorganisms from other components of the test sample to form an isolated sample of microorganisms;

(d) исследование изолированных микроорганизмов с использованием одного или более чем одного метода рамановской спектроскопии с получением спектроскопических измерений данного микроорганизма; и(d) the study of isolated microorganisms using one or more than one Raman spectroscopy method to obtain spectroscopic measurements of the microorganism; and

(e) характеристику и/или идентификацию данного микроорганизма в изолированном образце путем сравнения спектроскопических измерений со снятыми спектроскопическими измерениями или предсказанными спектроскопическими свойствами известных микроорганизмов.(e) characterization and / or identification of a given microorganism in an isolated sample by comparing spectroscopic measurements with spectroscopic measurements or the predicted spectroscopic properties of known microorganisms.

В другом аспекте настоящее изобретение направлено на способ характеристики и/или идентификации микроорганизма, включающий:In another aspect, the present invention is directed to a method for characterizing and / or identifying a microorganism, including:

(a) получение тестируемого образца, известного как содержащий, или который может содержать микроорганизмы;(a) obtaining a test sample known as containing, or which may contain microorganisms;

(b) помещение тестируемого образца в герметичный контейнер;(b) placing the test sample in a sealed container;

(c) разделение микроорганизмов in situ от других компонентов тестируемого образца с образованием изолированного образца микроорганизмов из микроорганизмов в герметичном контейнере;(c) in situ separation of microorganisms from other components of the test sample to form an isolated microorganism sample from the microorganisms in an airtight container;

(d) спектроскопическое исследование изолированных микроорганизмов in situ с использованием одного или более чем одного метода рамановской спектроскопии с получением спектроскопических измерений данного микроорганизма; и(d) in situ spectroscopic investigation of isolated microorganisms using one or more than one Raman spectroscopy method to obtain spectroscopic measurements of the microorganism; and

(e) характеристику и/или идентификацию данного микроорганизма в изолированном образце путем сравнения спектроскопических измерений со снятыми спектроскопическими измерениями или предсказанными спектроскопическими свойствами известных микроорганизмов.(e) characterization and / or identification of a given microorganism in an isolated sample by comparing spectroscopic measurements with spectroscopic measurements or the predicted spectroscopic properties of known microorganisms.

В другой форме осуществления изобретения способы включают выделение осадка микроорганизмов, образованного во время стадии отделения, или их части из разделительного контейнера перед исследованием микроорганизмов. Например, после образования осадка жидкости можно отсосать от осадка, а осадок ресуспендировать в подходящей среде (например, в среде, в которой микроорганизмы жизнеспособны). Ресуспендированные микроорганизмы можно извлечь из разделительного контейнера. Затем микроорганизмы можно исследовать для характеристики и/или идентификации, например, в суспензии или после того, как они повторно осаждены. В других формах осуществления ресуспендированные микроорганизмы можно исследовать в разделительном контейнере, например, в суспензии или после того, как они повторно осаждены. В следующей форме осуществления микроорганизмы, выделенные из осадка, можно использовать непосредственно для дальнейшего исследования (например, рамановской спектроскопией, масс-спектроскопией) без ресуспендирования.In another embodiment of the invention, the methods include recovering a precipitate of microorganisms formed during the separation step, or part thereof, from the separation container before the microorganisms are examined. For example, after the formation of a precipitate, the liquid can be sucked off from the precipitate, and the sediment resuspended in a suitable medium (for example, in an environment in which microorganisms are viable). Resuspended microorganisms can be removed from the separation container. Microorganisms can then be examined for characterization and / or identification, for example, in suspension or after they are reprecipitated. In other embodiments, resuspended microorganisms can be examined in a separation container, for example, in suspension or after they are reprecipitated. In the following embodiment, microorganisms isolated from the precipitate can be used directly for further research (for example, Raman spectroscopy, mass spectroscopy) without resuspension.

ОбразцыSamples

Образцы, которые можно тестировать (то есть тестируемый образец) способами по изобретению, включают как клинические, так и неклинические образцы, в которых присутствие и/или рост микроорганизма существует, либо его можно подозревать, а также образцы материалов, которые обычно или время от времени тестируют на присутствие микроорганизмов. Количество используемого образца может значительно варьировать в зависимости от универсальности и/или чувствительности способа. Получение образца можно осуществить с помощью любого набора методик, известных специалистам в данной области техники, хотя одно из преимуществ настоящего изобретения состоит в том, что комплексные типы образцов, такие как, например, кровь, жидкости организма и/или другие непрозрачные вещества, можно тестировать непосредственно, используя систему небольшой обработки или без обширной обработки. В одной форме осуществления образец берут из культуры. В другой форме осуществления образец берут из микробиологической культуры (например, гемокультуры). В другой форме осуществления образец подозревают на наличие в нем микроорганизмов, либо оно известно.Samples that can be tested (i.e., a test sample) by the methods of the invention include both clinical and non-clinical samples in which the presence and / or growth of the microorganism exists or can be suspected, as well as samples of materials that are usually or occasionally tested for the presence of microorganisms. The amount of sample used can vary significantly depending on the versatility and / or sensitivity of the method. Obtaining a sample can be carried out using any set of techniques known to specialists in this field of technology, although one of the advantages of the present invention is that complex types of samples, such as, for example, blood, body fluids and / or other opaque substances, can be tested directly using a little processing system or without extensive processing. In one embodiment, a sample is taken from a culture. In another embodiment, a sample is taken from a microbiological culture (e.g., blood culture). In another embodiment, the sample is suspected of having microorganisms in it, or it is known.

Клинические образцы, которые можно тестировать, включают любой тип образца, типично тестируемого в клинических или исследовательских лабораториях, включая, но не ограничиваясь ими, кровь, сыворотку, плазму, фракции крови, суставную жидкость, мочу, семенную жидкость, слюну, фекалии, цереброспинальную жидкость, содержимое желудка, вагинальные секреции, гомогенаты тканей, пунктаты костного мозга, костные гомогенаты, мокроту, пунктаты, мазки и промывные воды мазков, другие жидкости организма и тому подобное. В другой форме осуществления клинический образец можно культивировать и использовать образец культуры.Clinical samples that can be tested include any type of sample typically tested in clinical or research laboratories, including, but not limited to, blood, serum, plasma, blood fractions, articular fluid, urine, seminal fluid, saliva, feces, cerebrospinal fluid , stomach contents, vaginal secretions, tissue homogenates, bone marrow punctures, bone homogenates, sputum, punctures, smears and washings of smears, other body fluids and the like. In another embodiment, a clinical sample can be cultured and a culture sample can be used.

Настоящее изобретение находит применение как в исследованиях, так и в ветеринарных и медицинских областях применения. Подходящими субъектами, от которых могут быть получены клинические образцы, обычно являются субъекты млекопитающих, но может быть и любое животное. Термин "млекопитающее", как используют в данной заявке, включает, но не ограничен ими, людей, приматов, не являющихся человеком, крупный рогатый скот, овец, коз, свиней, лошадей, кошек, собак, кроликов, грызунов (например, крыс или мышей) и т.д. Субъекты-люди включают новорожденных, детей, подростков, взрослых и пожилых субъектов. Субъекты, от которых могут быть получены образцы, включают без ограничения млекопитающих, птиц, рептилий, амфибий и рыб.The present invention finds application both in research and in veterinary and medical applications. Suitable subjects from which clinical specimens can be obtained are typically mammalian subjects, but can be any animal. The term "mammal", as used herein, includes, but is not limited to, humans, non-human primates, cattle, sheep, goats, pigs, horses, cats, dogs, rabbits, rodents (eg, rats or mice) etc. Human subjects include infants, children, adolescents, adults, and the elderly. Subjects from which samples can be obtained include, without limitation, mammals, birds, reptiles, amphibians, and fish.

Неклинические образцы, которые можно тестировать, также включают вещества, охватывающие, но не ограниченные ими, пищевые продукты, напитки, фармацевтические препараты, косметические изделия, воду (например, питьевую воду, не питьевую воду и сточные воды), балласты морской воды, воздух, почву, бытовые стоки, растительный материал (например, семена, листья, стебли, корни, цветы, плоды), препараты крови (например, тромбоциты, сыворотку, плазму, фракции лейкоцитов и т.д.), образцы донорских органов или тканей, образцы биологического оружия и тому подобное. Способ также особенно хорошо пригоден для тестирования в реальном времени для мониторинга уровней заражения, контроля процесса, контроля качества и тому подобного в промышленных условиях. В другой форме осуществления неклинический образец можно культивировать и использовать образец культуры.Non-clinical samples that can be tested also include substances covering, but not limited to, food products, beverages, pharmaceuticals, cosmetics, water (e.g. drinking water, non-drinking water and wastewater), seawater ballasts, air, soil, domestic sewage, plant material (e.g. seeds, leaves, stems, roots, flowers, fruits), blood products (e.g. platelets, serum, plasma, white blood cell fractions, etc.), samples of donor organs or tissues, samples biological weapons and so on obnoe. The method is also particularly well suited for real-time testing to monitor infection levels, process control, quality control and the like under industrial conditions. In another embodiment, a non-clinical sample can be cultured and a culture sample can be used.

В одной форме осуществления изобретения образцы получают от субъекта (например, пациента), страдающего или подозреваемого на инфекцию микроорганизмов. В одной форме осуществления субъект страдает или подозреваем на септицемию, например, бактериемию или фунгемию. Образец может представлять собой образец крови непосредственно от субъекта. Образец может быть взят из гемокультуры, выращенной из образца крови пациента, например, гемокультуры BacT/ALERT®. Образец гемокультуры может быть взят из положительной гемокультуры, например, гемокультуры, которая показывает присутствие микроорганизма. В некоторых формах осуществления образец берут из положительной гемокультуры в пределах короткого времени после того, как она оказывается положительной, например в пределах примерно 6 часов, например в пределах примерно 5, 4, 3 или 2 часов или в пределах примерно 60 минут, например примерно 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2 или 1 минуты. В одной форме осуществления образец берут из культуры, в которой микроорганизмы находятся в log фазе роста. В другой форме осуществления образец берут из культуры, в которой микроорганизмы находятся в стационарной фазе.In one embodiment, samples are obtained from a subject (eg, a patient) suffering from or suspected to be infected with microorganisms. In one embodiment, the subject suffers or suspects septicemia, such as bacteremia or fungemia. The sample may be a blood sample directly from the subject. A sample can be taken from a blood culture grown from a patient’s blood sample, for example, a BacT / ALERT® blood culture. A blood culture sample can be taken from a positive blood culture, for example, a blood culture that shows the presence of a microorganism. In some embodiments, a sample is taken from a positive blood culture within a short time after it is positive, for example within about 6 hours, for example within about 5, 4, 3 or 2 hours, or within about 60 minutes, for example about 55 , 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, or 1 minute. In one embodiment, a sample is taken from a culture in which microorganisms are in the log phase of growth. In another embodiment, a sample is taken from a culture in which microorganisms are in a stationary phase.

Настоящее изобретение обеспечивает высокую чувствительность обнаружения, характеристики и/или идентификации микроорганизмов. Это дает возможность обнаружения, характеристики и/или идентификации без первоначальной необходимости в прохождении стадий изоляции микроорганизмов путем выращивания их на твердой или полутвердой среде и отбора выросших колоний. Таким образом, в одной форме осуществления изобретения образец не является образцом из колонии микроорганизма (например, бактерии, дрожжей или плесневого гриба), выращенной на твердой или полутвердой поверхности.The present invention provides high sensitivity for the detection, characterization and / or identification of microorganisms. This makes it possible to detect, characterize and / or identify without the initial need to go through the stages of isolation of microorganisms by growing them on a solid or semi-solid medium and selecting grown colonies. Thus, in one embodiment, the sample is not a sample from a colony of a microorganism (e.g., bacteria, yeast, or mold) grown on a solid or semi-solid surface.

Объем образца должен быть достаточно большим, чтобы получить изолированный образец микроорганизмов или осадок микроорганизмов, который можно исследовать после осуществления стадии отделения/изоляции способов по изобретению. Соответствующие объемы будут зависеть от источника образца и предполагаемого уровня микроорганизмов в образце. Например, положительная гемокультура будет содержать более высокий уровень микроорганизмов на объем, чем образец питьевой воды, подлежащий тестированию на заражение, поэтому меньший объем среды гемокультуры может быть необходим по сравнению с образцом питьевой воды. Как правило, размер образца может составлять менее чем примерно 50 мл, например, менее чем примерно 40, 30, 20, 15, 10, 5, 4, 3 или 2 мл. В некоторых формах осуществления размер образца может составлять примерно 1 мл, например, примерно 0,75, 0,5 или 0,25 мл. В некоторых формах осуществления, в которых разделение осуществляют в микромасштабе, размер образца может составлять менее чем примерно 200 мкл, например менее чем примерно 150, 100, 50, 25, 20, 15, 10 или 5 мкл. В некоторых формах осуществления (например, когда ожидают, что образец содержит малое число микроорганизмов) размер образца может составлять примерно 100 мл или более, например примерно 250, 500, 750 или 1000 мл или более.The volume of the sample must be large enough to obtain an isolated sample of microorganisms or sediment of microorganisms, which can be investigated after the stage of separation / isolation of the methods according to the invention. The appropriate volumes will depend on the source of the sample and the estimated level of microorganisms in the sample. For example, a positive blood culture will contain a higher level of microorganisms per volume than a sample of drinking water to be tested for infection, so a smaller volume of blood culture may be necessary compared to a sample of drinking water. Typically, the sample size may be less than about 50 ml, for example, less than about 40, 30, 20, 15, 10, 5, 4, 3, or 2 ml. In some embodiments, the sample size may be about 1 ml, for example, about 0.75, 0.5, or 0.25 ml. In some forms of implementation in which the separation is carried out on a micro scale, the sample size may be less than about 200 μl, for example less than about 150, 100, 50, 25, 20, 15, 10, or 5 μl. In some forms of implementation (for example, when it is expected that the sample contains a small number of microorganisms) the size of the sample may be about 100 ml or more, for example about 250, 500, 750 or 1000 ml or more.

Необязательная стадия лизисаOptional lysis step

В некоторых формах осуществления после получения образца следующая стадия в способе по настоящему изобретению состоит в селективном лизисе нежелательных клеток, которые могут присутствовать в образце, например клеток крови и/или клеток ткани. Клетки можно подвергать лизису, чтобы дать возможность отделить микроорганизмы от других компонентов образца. Отделение микроорганизмов от других компонентов предотвращает интерференцию во время стадии исследования. Если не ожидают, что клетки не микроорганизмов присутствуют в образце, или не ожидают, что они интерферируют на стадии исследования, нет необходимости проводить стадию лизиса. В одной форме осуществления клетками, подлежащими лизису, являются клетки не микроорганизмов, которые присутствуют в образце, но клетки микроорганизмов, которые могут присутствовать в образце, не подвергаются лизису. Однако в некоторых формах осуществления селективный лизис определенных классов микроорганизмов может быть желателен и, следовательно, его можно осуществлять в соответствии со способами, как описанными в данной заявке, так и хорошо известными в данной области техники. Например, класс нежелательных микроорганизмов можно подвергать селективному лизису, например, дрожжи подвергаются лизису, тогда как бактерии не подвергаются, или наоборот. В другой форме осуществления желательные микроорганизмы подвергают лизису с целью отделения конкретного субклеточного компонента микроорганизмов, например клеточных мембран или органелл. В одной форме осуществления все клетки не микроорганизмов подвергают лизису. В других формах осуществления часть клеток не микроорганизмов подвергают лизису, например, достаточное количество клеток, чтобы предотвратить интерференцию на стадии исследования. Лизис клеток можно осуществлять любым способом, известным в данной области техники как эффективный для селективного лизиса клеток без лизиса или с лизисом микроорганизмов, включающим без ограничения добавление раствора для лизиса, разрушение ультразвуком, осмотический шок, химическую обработку и/или их комбинацию.In some forms of implementation, after obtaining the sample, the next step in the method of the present invention is the selective lysis of unwanted cells that may be present in the sample, for example blood cells and / or tissue cells. Cells can be lysed to allow microorganisms to separate from other components of the sample. Separation of microorganisms from other components prevents interference during the research phase. If cells of non-microorganisms are not expected to be present in the sample, or they are not expected to interfere at the research stage, there is no need to carry out a lysis step. In one embodiment, the cells to be lysed are non-microorganism cells that are present in the sample, but microorganism cells that may be present in the sample are not lysed. However, in some forms of implementation, selective lysis of certain classes of microorganisms may be desirable and, therefore, it can be carried out in accordance with the methods described in this application and well known in the art. For example, a class of unwanted microorganisms can be subjected to selective lysis, for example, yeast is lysed, while bacteria are not, or vice versa. In another embodiment, the desired microorganisms are lysed to separate a particular subcellular component of the microorganisms, for example cell membranes or organelles. In one embodiment, all non-microorganism cells are lysed. In other forms of implementation, part of the cells of non-microorganisms are lysed, for example, a sufficient number of cells to prevent interference at the stage of research. Cell lysis can be carried out by any method known in the art as effective for selective lysis of cells without lysis or with lysis of microorganisms, including without limitation the addition of a lysis solution, destruction by ultrasound, osmotic shock, chemical treatment and / or a combination thereof.

Раствор для лизиса является таким, чтобы обладать способностью к лизису клеток, например клеток не микроорганизмов (например, путем солюбилизации мембран эукариотических клеток) и/или клеток микроорганизмов. В одной форме осуществления раствор для лизиса может содержать один или более чем один детергент, один или более чем один фермент или комбинацию одного или более чем одного детергента и одного или более чем одного фермента, и может, кроме того, включать дополнительные агенты. В одной форме осуществления детергент может представлять собой не денатурирующий литический детергент, такой как Тритон® Х-100, Тритон® X-100-R, Тритон® Х-114, NP-40, Genapol® C-100, Genapol® Х-100, Igepal® СА 630, Arlasolve™ 200, Brij® 96/97, CHAPS (3-[(3-холанидопропил)диметиламмоний]-1-пропансульфонат), октил-пара-D-глюкопиранозид, сапонин и нонаэтиленгликоля монододециловый эфир (C12E9, полидоценол). Необязательно можно включать денатурирующие литические реагенты, такие как додецилсульфат натрия, N-лаурилсаркозин, деоксихолат натрия, желчные соли, гексадецилтриметиламмония бромид, SB3-10, SB3-12, амидосульфобетаин-14 и C7BzO. Необязательно можно также включать солюбилизаторы, такие как Brij® 98, Brij® 58, Brij® 35, Твин® 80, Твин® 20, Pluronic® L64, Pluronic® P84, не детергентные сульфобетаины (NDSB 201), амфиполы (PMAL-C8) и метил-β-циклодекстрин. Типично не денатурирующие детергенты и солюбилизаторы используют при концентрациях выше их критической концентрации мицеллообразования (ККМ), тогда как денатурирующие детергенты можно добавлять при концентрациях ниже их ККМ. Например, не денатурирующие литические детергенты можно использовать при концентрации от примерно 0,010% до примерно 10%, например, от примерно 0,015% до примерно 1,0%, например от примерно 0,05% до примерно 0,5%, например, от примерно 0,10% до примерно 0,30% (конечная концентрация после разведения образцом). В другой форме осуществления могут быть предпочтительны детергенты, представляющие собой полиоксиэтиленовый детергент. Полиоксиэтиленовый детергент может содержать структуру C12-18/E9-10, где C12-18 обозначает длину углеродной цепи от 12 до 18 атомов углерода, а E9-10 означает от 9 до 10 оксиэтиленовых гидрофильных концевых групп. Например, полиоксиэтиленовый детергент может быть выбран из группы, состоящей из Brij 97, Bnj 96V, Genapol® C-100, Genapol® X-100, нонаэтиленгликоля монододецилового эфира (полидоценола) или их комбинации.The lysis solution is such that it has the ability to lyse cells, for example, cells of non-microorganisms (for example, by solubilization of the membranes of eukaryotic cells) and / or cells of microorganisms. In one embodiment, the lysis solution may contain one or more detergents, one or more enzymes, or a combination of one or more detergents and one or more enzymes, and may further include additional agents. In one embodiment, the detergent may be a non-denaturing lytic detergent, such as Triton® X-100, Triton® X-100-R, Triton® X-114, NP-40, Genapol® C-100, Genapol® X-100 , Igepal® CA 630, Arlasolve ™ 200, Brij® 96/97, CHAPS (3 - [(3-cholanidopropyl) dimethylammonium] -1-propanesulfonate), octyl para-D-glucopyranoside, saponin and non-ethylene glycol monododecyl ether (C 12 E 9 , polydocenol). Optionally, denaturing lytic reagents such as sodium dodecyl sulfate, N-laurylsarcosine, sodium deoxycholate, bile salts, hexadecyltrimethylammonium bromide, SB3-10, SB3-12, amidosulfobetaine-14 and C7BzO can be included. Optionally, solubilizers such as Brij® 98, Brij® 58, Brij® 35, Twin® 80, Twin® 20, Pluronic® L64, Pluronic® P84, non-detergent sulfobetaines (NDSB 201), amphipoles (PMAL-C8) can also be included. and methyl β-cyclodextrin. Typically non-denaturing detergents and solubilizers are used at concentrations above their critical micelle concentration (CMC), while denaturing detergents can be added at concentrations below their CMC. For example, non-denaturing lytic detergents can be used at a concentration of from about 0.010% to about 10%, for example, from about 0.015% to about 1.0%, for example from about 0.05% to about 0.5%, for example, from about 0.10% to about 0.30% (final concentration after dilution with the sample). In another embodiment, detergents comprising a polyoxyethylene detergent may be preferred. The polyoxyethylene detergent may contain a structure of C 12-18 / E 9-10 , where C 12-18 denotes a carbon chain length of from 12 to 18 carbon atoms, and E 9-10 means from 9 to 10 oxyethylene hydrophilic end groups. For example, the polyoxyethylene detergent may be selected from the group consisting of Brij 97, Bnj 96V, Genapol® C-100, Genapol® X-100, non-ethylene glycol monododecyl ether (polydocenol), or a combination thereof.

Ферменты, которые можно использовать в растворах для лизиса, включают без ограничения ферменты, которые расщепляют нуклеиновые кислоты и другие вещества, загрязняющие мембрану (например, протеиназу XXIII, ДНКазу, нейраминидазу, полисахаридазу, Glucanex® и Pectinex®). Другие добавки, которые можно использовать, включают без ограничения восстанавливающие агенты, такие как 2-меркаптоэтанол (2-Ме) или дитиотрейтол (DTT), и стабилизирующие агенты, такие как магний, пируват, а также увлажнители. Раствор для лизиса может быть забуферен при любом pH, который пригоден для лизиса желаемых клеток и зависит от множества факторов, включающих без ограничения тип образца, клетки, подлежащие лизису, и используемый детергент. В некоторых формах осуществления pH может находиться в диапазоне от примерно 2 до примерно 13, например от примерно 6 до примерно 13, например, от примерно 8 до примерно 13, например, от примерно 10 до примерно 13. Буферы с подходящим pH включают любой буфер, способный к поддержанию pH в желаемом диапазоне, например, от примерно 0,05 М до примерно 1,0 М CAPS.Enzymes that can be used in lysis solutions include, but are not limited to, enzymes that cleave nucleic acids and other membrane contaminants (e.g., Proteinase XXIII, DNase, Neuraminidase, Polysaccharidase, Glucanex® and Pectinex®). Other additives that can be used include, but are not limited to, reducing agents, such as 2-mercaptoethanol (2-Me) or dithiothreitol (DTT), and stabilizing agents, such as magnesium, pyruvate, and humectants. The lysis solution can be buffered at any pH that is suitable for lysis of the desired cells and depends on many factors, including without limitation the type of sample, cells to be lysed, and the detergent used. In some embodiments, the pH can range from about 2 to about 13, for example from about 6 to about 13, for example from about 8 to about 13, for example, from about 10 to about 13. Buffers with a suitable pH include any buffer, capable of maintaining a pH in the desired range, for example, from about 0.05 M to about 1.0 M CAPS.

В одной форме осуществления образец и раствор для лизиса смешивают, а затем инкубируют в течение достаточного времени для того, чтобы произошла солюбилизация клеточных мембран, например, в течение 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 или 60 секунд или примерно 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15 или 20 минут или дольше, например, от примерно 1 секунды до примерно 20 минут, от примерно 1 секунды до примерно 5 минут или от примерно 1 секунды до примерно 2 минут. Время инкубации зависит от силы раствора для лизиса, например, от концентрации детергента и/или ферментов. Как правило, более мягкие буферы для лизиса потребуют больше времени и большего разведения образца, чтобы полностью солюбилизировать клетки не микроорганизмов. Сила раствора для лизиса может быть выбрана на основе микроорганизмов, известных или подозреваемых на нахождение в образце. Для микроорганизмов, которые более чувствительны к лизису, можно использовать мягкий раствор для лизиса. Лизис может происходить при температуре от примерно 2°C до примерно 45°C, например, от примерно 15°C до примерно 40°C, например, от примерно 30°C до примерно 40°C. В одной форме осуществления раствор для лизиса можно набрать в шприц, а затем образец можно засасывать в шприц, так чтобы смешивание и инкубация происходили в шприце.In one embodiment, the sample and the lysis solution are mixed and then incubated for a sufficient time so that cell membranes are solubilized, for example, for 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30 , 40, 50, or 60 seconds, or about 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, or 20 minutes or longer, for example, from about 1 second to about 20 minutes, from about 1 second to about 5 minutes or from about 1 second to about 2 minutes. The incubation time depends on the strength of the lysis solution, for example, on the concentration of detergent and / or enzymes. As a rule, softer lysis buffers will require more time and more dilution of the sample to completely solubilize the cells of non-microorganisms. The strength of the lysis solution can be selected based on microorganisms known or suspected of being in the sample. For microorganisms that are more sensitive to lysis, you can use a mild solution for lysis. Lysis can occur at a temperature of from about 2 ° C to about 45 ° C, for example, from about 15 ° C to about 40 ° C, for example, from about 30 ° C to about 40 ° C. In one embodiment, the lysis solution can be drawn into a syringe, and then the sample can be aspirated into the syringe so that mixing and incubation take place in the syringe.

В некоторых формах осуществления как условия лизиса (например, раствор или время инкубации), так и стадии разделения и/или исследования могут быть достаточны для уничтожения некоторых или всех микроорганизмов в образце. Способы по настоящему изобретению в высокой степени универсальны и не требуют, чтобы все микроорганизмы были живыми, чтобы происходило выделение и идентификация. В некоторых формах осуществления некоторые или все микроорганизмы могут быть мертвыми, где их гибель произошла до, во время и/или после осуществления стадий способов.In some forms of implementation, both lysis conditions (e.g., solution or incubation time) and the steps of separation and / or assay may be sufficient to kill some or all of the microorganisms in the sample. The methods of the present invention are highly versatile and do not require all microorganisms to be alive in order to isolate and identify. In some forms of implementation, some or all of the microorganisms may be dead, where their death occurred before, during and / or after the implementation of the stages of the methods.

Дополнительные подробности и описание буферов для лизиса, рассматриваемых в практике данного изобретения, раскрыты в совместно поданной заявке на патент США, серийный №12/589,929, поданной 30 октября 2009, озаглавленной "Methods for Isolation and Identification of Microorganisms", содержание которой включено в данную заявку посредством ссылки.Further details and descriptions of the lysis buffers contemplated in the practice of this invention are disclosed in co-filed US Patent Application Serial No. 12 / 589,929, filed October 30, 2009, entitled "Methods for Isolation and Identification of Microorganisms", the contents of which are incorporated herein application by reference.

Стадия разделенияSeparation stage

Следующей стадией в способе по настоящему изобретению (например, стадией после того, как образец лизирован, если проводят стадию лизиса) является стадия разделения. Стадию разделения можно осуществлять, чтобы разделить микроорганизмы от других компонентов образца (например, не микроорганизмов или их компонентов) и сконцентрировать микроорганизмы в осадке, который можно исследовать в целях идентификации и характеристики. Разделение не обязательно должно быть полным, то есть не требуется, чтобы произошло 100% разделение. Требуется только то, чтобы разделение микроорганизмов от других компонентов образца было достаточным, чтобы дать возможность исследовать микроорганизмы без значительной интерференции со стороны других компонентов. Например, разделение может привести в результате к осадку микроорганизмов, который является чистым по меньшей мере на 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 96, 97, 98 или 99% или выше.The next step in the method of the present invention (for example, the step after the sample is lysed if the lysis step is carried out) is the separation step. The separation step can be carried out in order to separate the microorganisms from other components of the sample (for example, non microorganisms or their components) and to concentrate the microorganisms in the sediment, which can be examined for identification and characterization. Separation does not have to be complete, that is, 100% separation is not required. It is only required that the separation of microorganisms from other components of the sample is sufficient to enable the study of microorganisms without significant interference from other components. For example, separation may result in microbial sediment that is at least 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 96, 97, 98, or 99% pure or higher.

В одной форме осуществления разделение осуществляют посредством стадии центрифугирования, на которой образец (например, лизированный образец) помещают сверху на плотностный буфер в разделительном контейнере, и контейнер центрифугируют в условиях, которые дают возможность изолировать микроорганизмы (например, микроорганизмы могут образовать осадок на дне и/или на стенках контейнера). В соответствии с данной формой осуществления другие компоненты образца (например, не микроорганизмы или их компоненты, которые могут присутствовать в среде образца) остаются сверху на плотностном буфере или внутри верхней части плотностного буфера. Обычно для стадии разделения можно использовать любой известный контейнер. В одной форме осуществления разделительный контейнер представляет собой сепаратор, раскрытый в родственной заявке на патент, серийный №12/589,969, поданной 30 октября 2009, озаглавленной "Separation Device for Use in the Separation, Characterization and/or Identification of Microorganisms". Данная стадия разделения изолирует микроорганизмы от материалов в образце, таких как среда, клеточный детрит и/или другие компоненты, которые могли бы интерферировать при исследовании микроорганизмов (например, за счет собственной флуоресценции). В одной форме осуществления плотностный буфер также служит для разделения живых микроорганизмов и мертвых микроорганизмов (которые не проходят через плотностный буфер). В другой форме осуществления плотностный буфер не содержит плотностного градиента ни до, ни после центрифугирования. Иными словами, разделительный контейнер не центрифугируют в течение достаточного количества времени и/или с достаточным ускорением для материала, образующего плотностный буфер, чтобы создать плотностной градиент.In one embodiment, the separation is carried out by a centrifugation step in which a sample (e.g., a lysed sample) is placed on top of a density buffer in a separation container, and the container is centrifuged under conditions that allow isolation of microorganisms (e.g., microorganisms may form a sediment at the bottom and / or on the walls of the container). In accordance with this embodiment, other components of the sample (for example, not microorganisms or their components that may be present in the sample medium) remain on top of the density buffer or inside the upper part of the density buffer. Typically, any known container may be used for the separation step. In one embodiment, the separation container is a separator disclosed in a related patent application, serial No. 12 / 589,969, filed October 30, 2009, entitled "Separation Device for Use in the Separation, Characterization and / or Identification of Microorganisms". This separation step isolates microorganisms from materials in the sample, such as medium, cell detritus and / or other components that could interfere with the study of microorganisms (for example, due to intrinsic fluorescence). In one embodiment, the density buffer also serves to separate living microorganisms from dead microorganisms (which do not pass through the density buffer). In another embodiment, the density buffer does not contain a density gradient either before or after centrifugation. In other words, the separation container is not centrifuged for a sufficient amount of time and / or with sufficient acceleration for the material forming the density buffer to create a density gradient.

Плотность плотностного буфера выбрана таким образом, чтобы микроорганизмы в образце проходили через этот плотностный буфер, тогда как другие компоненты образца (например, культуральная среда гемокультуры, клеточный детрит) оставались сверху на плотностном буфере или не проходили весь путь через плотностный буфер. Плотностный буфер может быть также выбран таким образом, чтобы разделить живые микроорганизмы (которые проходят через плотностный буфер) и мертвые микроорганизмы (которые не проходят через плотностный буфер). Подходящие плотности будут зависеть от материала, используемого в плотностном буфере, и от образца, подлежащего разделению. В одной форме осуществления плотность плотностного буфера находится в интервале от примерно 1,025 до примерно 1,120 г/мл, например от примерно 1,030 до примерно 1,070 г/мл, от примерно 1,040 до примерно 1,060 г/мл или в любом интервале от примерно 1,025 до примерно 1,120 г/мл. В другой форме осуществления плотность плотностного буфера составляет примерно 1,025, 1,030, 1,035, 1,040, 1,045, 1,050, 1,055, 1,060, 1,065, 1,070, 1,075, 1,080, 1,085, 1,090, 1,095, 1,100, 1,105, 1,110, 1,115 или 1,120 г/мл.The density buffer density is chosen so that microorganisms in the sample pass through this density buffer, while other components of the sample (for example, culture culture medium, cell detritus) remain on top of the density buffer or do not go all the way through the density buffer. The density buffer can also be selected so as to separate living microorganisms (which pass through the density buffer) and dead microorganisms (which do not pass through the density buffer). Suitable densities will depend on the material used in the density buffer and on the sample to be separated. In one embodiment, the density buffer density is in the range of from about 1.025 to about 1.120 g / ml, for example, from about 1.030 to about 1.070 g / ml, from about 1.040 to about 1.060 g / ml, or in any range from about 1.025 to about 1.120 g / ml In another embodiment, the density of the density buffer is about 1.025, 1,030, 1,035, 1,040, 1,045, 1,050, 1,055, 1,060, 1,065, 1,070, 1,075, 1,080, 1,085, 1,090, 1,095, 1,100, 1,105, 1,110, 1,115 or 1,120 g / ml

Материал для плотностного буфера может представлять собой любой материал, который имеет соответствующий диапазон плотности для способов по данному изобретению. В одной форме осуществления этот материал представляет собой коллоидный кремнезем. Коллоидный кремнезем может быть без покрытия (например, Ludox® (W.R. Grace, СТ)) или с покрытием, например, силаном (например, PureSperm® (Nidacon Int′l, Швеция) или Isolate® (Irvine Scientific, Santa Ana, CA)) или поливинилпирролидоном (например, Percoll™, Percoll Plus™ (Sigma-Aldrich, St. Louis, МО)). В одной форме осуществления выбран коллоидный кремнезем, проявляющий наименьшую интерференцию при спектроскопическом исследовании, например материал с самой низкой собственной флуоресценцией. Коллоидный кремнезем может быть разведен в любой подходящей среде с образованием соответствующей плотности, например, в сбалансированных солевых растворах, в физиологическом растворе и/или в 0,25 М сахарозе. Соответствующие плотности могут быть получены с коллоидным кремнеземом при концентрации от примерно 15% до примерно 80% об./об., например от примерно 20% до примерно 65% об./об.. Другим подходящим материалом для плотностного буфера является йодированный контрастный агент, например йогексол (Omnipaque™, NycoPrep™ или Nycodenz®) и йодиксанол (Visipaque™ или OptiPrep™). Соответствующие плотности могут быть получены с йогексолом или йодиксанолом при концентрации от примерно 10% до примерно 25% масс./об., например от примерно 14% до примерно 18% масс./об., для образцов гемокультуры. Сахарозу можно использовать в качестве плотностного буфера при концентрации от примерно 10% до примерно 30% масс./об., например от примерно 15% до примерно 20% масс./об., для образцов гемокультуры. Другие подходящие материалы, которые можно использовать для получения плотностного буфера, включают масла низкой вязкости, высокой плотности, такие как иммерсионное масло для микроскопа (например, Type DF; Cargille Labs, Нью-Йорк), минеральное масло (например, Drakeol®5, Draketex 50, Peneteck®; Penreco Co., Пенсильвания), силиконовое масло (полидиметилсилоксан), фторсиликоновое масло, силиконовый гель, метризоат-Фиколл® (LymphoPrep™), например при концентрации от примерно 75% до примерно 100% для образцов гемокультуры, диатризоат-декстран (PolymorphoPrep™), например при концентрации от примерно 25% до примерно 50% для образцов гемокультуры, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксипропилметилцеллюлозу, полиэтиленоксид (высокой молекулярной массы), Pluronic® F127, Pluronic® F68, смеси соединений Pluronic®, полиакриловую кислоту, сшитый поливиниловый спирт, сшитый поливинилпирролидин, сополимер ПЭГ метилового эфира и метакрилата, пектин, агарозу, ксантан, геллан, Phytagel®, сорбит, Фиколл® (например, Фиколл® 400 при концентрации от примерно 10% до примерно 15% для образцов гемокультуры), глицерин, декстран (например, при концентрации от примерно 10% до примерно 15% для образцов гемокультуры), гликоген, хлорид цезия (например, при концентрации от примерно 15% до примерно 25% для образцов гемокультуры), перфторуглеродные жидкости (например, перфтор-н-октан), гидрофторуглеродные жидкости (например, Vertrel XF) и тому подобное, которые хорошо известны в данной области техники. В одной форме осуществления плотностный буфер выбран из одного или более чем одного из коллоидного кремнезема, йодиксанола, йогексола, хлорида цезия, метризоат-Фиколла®, диатризоат-декстрана, сахарозы, Фиколла® 400 и/или декстрана в любой комбинации. Плотностный буфер может также состоять из комбинации материалов, например комбинации коллоидного кремнезема и масла. Некоторые комбинации вышеописанных соединений могут быть полезны для стадий разделения и считывания по настоящему изобретению, например комбинации соединений с различными свойствами гашения УФ света, такие как хлорид цезия и йогексол.The density buffer material may be any material that has an appropriate density range for the methods of this invention. In one embodiment, this material is colloidal silica. Colloidal silica may be uncoated (e.g., Ludox® (WR Grace, CT)) or coated, eg, silane (eg, PureSperm® (Nidacon Int′l, Sweden) or Isolate® (Irvine Scientific, Santa Ana, CA) ) or polyvinylpyrrolidone (e.g., Percoll ™, Percoll Plus ™ (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO)). In one embodiment, colloidal silica is selected that exhibits the least interference upon spectroscopic examination, for example, material with the lowest intrinsic fluorescence. Colloidal silica can be diluted in any suitable medium to form an appropriate density, for example, in balanced salt solutions, in physiological saline and / or in 0.25 M sucrose. Corresponding densities can be obtained with colloidal silica at a concentration of from about 15% to about 80% v / v, for example from about 20% to about 65% v / v. Another suitable material for the density buffer is an iodinated contrast agent, for example yohexol (Omnipaque ™, NycoPrep ™ or Nycodenz®) and iodixanol (Visipaque ™ or OptiPrep ™). Appropriate densities can be obtained with yogexol or iodixanol at a concentration of from about 10% to about 25% w / v, for example from about 14% to about 18% w / v, for blood culture samples. Sucrose can be used as a density buffer at a concentration of from about 10% to about 30% w / v, for example from about 15% to about 20% w / v, for blood culture samples. Other suitable materials that can be used to obtain a density buffer include low viscosity, high density oils, such as immersion microscope oil (e.g. Type DF; Cargille Labs, NY), mineral oil (e.g. Drakeol®5, Draketex 50, Peneteck®; Penreco Co., PA), silicone oil (polydimethylsiloxane), fluorosilicone oil, silicone gel, metrizoate-Ficoll® (LymphoPrep ™), for example at a concentration of from about 75% to about 100% for blood culture samples, diatrizoate- dextran (PolymorphoPrep ™), e.g. at concentration from about 25% to about 50% for blood culture samples, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, polyethylene oxide (high molecular weight), Pluronic® F127, Pluronic® F68, mixtures of Pluronic® compounds, polyacrylic acid, crosslinked polyvinyl alcohol, crosslinked polyvinylpyrrolide and methacrylate, pectin, agarose, xanthan, gellan, Phytagel®, sorbitol, Ficoll® (for example, Ficoll® 400 at a concentration of from about 10% to about 15% for blood culture samples), glycerin, dextran (for example, at a concentration of from about 10 % to approx 15% for blood culture samples), glycogen, cesium chloride (for example, at a concentration of from about 15% to about 25% for blood culture samples), perfluorocarbon fluids (e.g. perfluoro-n-octane), hydrofluorocarbon fluids (e.g. Vertrel XF) and the like, which are well known in the art. In one embodiment, the density buffer is selected from one or more of colloidal silica, iodixanol, iohexol, cesium chloride, metrizoate-Ficoll®, diatrizoate-dextran, sucrose, Ficoll® 400 and / or dextran in any combination. The density buffer may also consist of a combination of materials, for example, a combination of colloidal silica and oil. Some combinations of the above compounds may be useful for the separation and reading steps of the present invention, for example, combinations of compounds with various UV damping properties, such as cesium chloride and iohexol.

Объем/высота плотностного буфера должна быть достаточна, чтобы достичь разделения микроорганизмов от других компонентов образца. Объем будет зависеть от размера и формы разделительного контейнера. Как правило, можно использовать объем от примерно 0,1 до примерно 5 мл, например, от примерно 0,2 до примерно 1 мл, например, от примерно 0,2 мл до примерно 0,5 мл. Если разделение осуществляют в микромасштабе, объем плотностного буфера может составлять от примерно 1 мкл до примерно 100 мкл, например от примерно 5 мкл до примерно 50 мкл. Объем образца, нанесенного или наслоенного сверху на плотностный буфер, должен быть достаточным, чтобы обеспечить достаточное количество микроорганизмов для получения осадка, пригодного для исследования. Обычно можно использовать любой объем, который входит в контейнер. Например, можно использовать объем от примерно 0,1 мл до примерно 5 мл, например от примерно 0,2 мл до примерно 1 мл, например, от примерно 0,2 мл до примерно 0,5 мл. Если разделение осуществляют в микромасштабе, объем образца может составлять от примерно 1 мкл до примерно 100 мкл, например, от примерно 5 мкл до примерно 50 мкл. Доступное пространство в контейнере для образца будет зависеть от размера и формы контейнера. В некоторых формах осуществления сверху на плотностный буфер можно поместить промежуточный слой (жидкости или твердого вещества) перед тем, как наносить или наслаивать образец сверху, чтобы предотвратить какое-либо смешивание плотностного буфера и образца. В одной форме осуществления промежуточный слой может представлять собой полиэтиленовые гранулы. В другой форме осуществления маленький пузырек воздуха можно расположить между плотностным буфером и образцом, чтобы предотвратить смешивание. В следующей форме осуществления плотностный буфер можно наслаивать сверху на материал высокой плотности (например, перфторуглеродную жидкость), так чтобы микроорганизмы проходили через плотностный буфер во время разделения и собирались на границе между плотностным буфером и материалом высокой плотности.The volume / height of the density buffer should be sufficient to achieve the separation of microorganisms from other components of the sample. The volume will depend on the size and shape of the separation container. In general, a volume of from about 0.1 to about 5 ml, for example, from about 0.2 to about 1 ml, for example, from about 0.2 ml to about 0.5 ml, can be used. If the separation is carried out on a micro scale, the volume of the density buffer may be from about 1 μl to about 100 μl, for example from about 5 μl to about 50 μl. The volume of the sample, deposited or layered on top of the density buffer, should be sufficient to provide a sufficient number of microorganisms to obtain a precipitate suitable for research. You can usually use any volume that goes into the container. For example, a volume of from about 0.1 ml to about 5 ml, for example, from about 0.2 ml to about 1 ml, for example, from about 0.2 ml to about 0.5 ml, can be used. If the separation is carried out on a micro scale, the sample volume can be from about 1 μl to about 100 μl, for example, from about 5 μl to about 50 μl. The available space in the sample container will depend on the size and shape of the container. In some embodiments, an intermediate layer (liquid or solid) can be placed on top of the density buffer before applying or overlaying the sample on top to prevent any mixing of the density buffer and the sample. In one embodiment, the intermediate layer may be polyethylene granules. In another embodiment, a small air bubble can be positioned between the density buffer and the sample to prevent mixing. In a further embodiment, the density buffer can be layered on top of a high density material (e.g., perfluorocarbon liquid) so that microorganisms pass through the density buffer during separation and are collected at the interface between the density buffer and high density material.

В одной форме осуществления изобретения разделительный контейнер центрифугируют в колебательном роторе, так что микроорганизмы образуют осадок непосредственно на дне контейнера. Контейнер центрифугируют при достаточном ускорении и в течение достаточного времени, чтобы разделить микроорганизмы (например, образовавшийся осадок) от других компонентов образца. Ускорение центрифугирования может составлять от примерно 1000 × g до примерно 20000 × g, например, от примерно 2500 × g до примерно 15000 × g, например от примерно 7500 × g до примерно 12500 × g и т.д. Время центрифугирования может составлять от примерно 30 секунд до примерно 30 минут, например, от примерно 1 минуты до примерно 15 минут, например от примерно 1 минуты до примерно 5 минут. Центрифугирование можно осуществлять при температуре от примерно 2°C до примерно 45°C, например, от примерно 15°C до примерно 40°C, например, от примерно 20°C до примерно 30°C. В одной форме осуществления разделительный контейнер содержит крышку, и крышку накладывают на контейнер с образованием герметичного закрытия перед центрифугированием. Наличие крышки уменьшает риск в результате обращения с микроорганизмами, которые являются или могут быть инфекционными и/или опасными, а также риск контаминации образца. Одним из преимуществ способов по изобретению является способность осуществлять одну или более чем одну из стадий этих способов (например, лизис, разделение, исследование и/или идентификацию) с микроорганизмами в герметичном контейнере (например, в герметично закрытом контейнере). Настоящие способы, включающие использование автоматизированных систем, позволяют избежать риска для здоровья и безопасности, связанного с обращением с высоковирулентными микроорганизмами, который встречается при выделении микроорганизмов из образцов для непосредственного тестирования. В одной форме осуществления контейнер не центрифугируют в течение достаточного времени и/или не подвергают достаточному ускорению, чтобы плотностной градиент образовался внутри плотностного буфера. Настоящее изобретение не включает ультрацентрифугирование образцов, например, центрифугирование при ускорениях выше, чем примерно 100000 × g. Кроме того, настоящее изобретение не включает изопикническую (равновесную) седиментацию или бэндинг.In one embodiment of the invention, the separation container is centrifuged in an oscillating rotor, so that microorganisms form a precipitate directly at the bottom of the container. The container is centrifuged at sufficient acceleration and for a sufficient time to separate microorganisms (for example, a precipitate formed) from other components of the sample. The centrifugation acceleration can be from about 1000 × g to about 20,000 × g, for example, from about 2500 × g to about 15000 × g, for example from about 7500 × g to about 12,500 × g, etc. The centrifugation time may be from about 30 seconds to about 30 minutes, for example, from about 1 minute to about 15 minutes, for example from about 1 minute to about 5 minutes. Centrifugation can be carried out at a temperature of from about 2 ° C to about 45 ° C, for example, from about 15 ° C to about 40 ° C, for example, from about 20 ° C to about 30 ° C. In one embodiment, the separation container comprises a lid, and the lid is applied to the container to form an airtight seal before centrifugation. The presence of a cap reduces the risk of handling microorganisms that are or may be infectious and / or dangerous, as well as the risk of contamination of the sample. One of the advantages of the methods of the invention is the ability to carry out one or more of the steps of these methods (e.g., lysis, separation, assay, and / or identification) with microorganisms in an airtight container (e.g., an airtight container). These methods, including the use of automated systems, avoid the health and safety risks associated with the handling of highly virulent microorganisms, which occurs when microorganisms are isolated from samples for direct testing. In one embodiment, the container is not centrifuged for a sufficient time and / or is not subjected to sufficient acceleration so that a density gradient forms inside the density buffer. The present invention does not include ultracentrifugation of samples, for example, centrifugation at accelerations higher than about 100,000 × g. In addition, the present invention does not include isopycnic (equilibrium) sedimentation or banding.

Разделительный контейнер может представлять собой любой контейнер достаточного объема, чтобы удерживать плотностный буфер и образец. Как отмечено в данной заявке, сепаратор, раскрытый в родственной заявке на патент США, серийный №12/589969, поданной 30 октября 2009, озаглавленной "Separation Device for Use in the Separation, Characterization and/or Identification of Microorganisms", можно использовать в практике данного изобретения. В одной форме осуществления контейнер приспособлен или может быть приспособлен к центрифужному ротору. Объем контейнера может составлять от примерно 0,1 мл до примерно 25 мл, например от примерно 1 мл до примерно 10 мл, например, от примерно 2 мл до примерно 8 мл. Если разделение осуществляют в микромасштабе, объем контейнера может составлять от примерно 2 мкл до примерно 100 мкл, например от примерно 5 мкл до примерно 50 мкл. В одной форме осуществления контейнер имеет широкий внутренний диаметр в верхней части для удержания образца и основной части плотностного буфера и более узкий внутренний диаметр в нижней части, где собирается осадок микроорганизмов. Узкая часть может иметь внутренний диаметр от примерно 0,04 (1,02 мм) до примерно 0,12 (3,05 мм) дюймов, например, от примерно 0,06 (1,52) до примерно 0,10 (2,54 мм) дюймов, например примерно 0,08 (2,03 мм) дюймов. Широкая часть может иметь внутренний диаметр от примерно 0,32 (8,13 мм) до примерно 0,40 (10,16 мм) дюймов, например от примерно 0,34 (8,64 мм) до примерно 0,38 (9,65 мм) дюймов, например, примерно 0,36 (9,14 мм) дюймов. Для разделений в микромасштабе внутренние диаметры могут быть даже меньше. Например, внутренний диаметр узкой части может составлять от примерно 0,001 (0,03 мм) до примерно 0,04 (1,02 мм) дюймов, например, от примерно 0,002 (0,05 мм) до примерно 0,01 (0,254 мм) дюймов. Коническая часть внутреннего диаметра может соединять верхнюю и нижнюю часть. Коническая часть может иметь угол от примерно 20 до примерно 70 градусов, например от примерно 30 до примерно 60 градусов. В одной форме осуществления нижняя узкая часть составляет менее половины от общей высоты контейнера, например менее чем примерно 40%, 30%, 20% или 10% от общей высоты контейнера. Контейнер может иметь устройство для закрывания, которое присоединено или может быть снабжено резьбой для присоединения устройства для закрывания (например, колпачка), так что контейнер может быть герметично закрыт во время центрифугирования. В некоторых формах осуществления контейнер сконструирован так, чтобы образец или осадок микроорганизмов можно было легко выделить, либо иначе получить или извлечь из контейнера после разделения, либо вручную, либо автоматизированным способом (так, чтобы лаборанты не подвергались воздействию содержимого контейнера). Например, контейнер может содержать отъемную часть или отделяемую часть, которая содержит осадок и которая может быть отделена от остальной части контейнера. В другой форме осуществления контейнер содержит средства для доступа к осадку после разделения, такие как одно или более чем одно отверстие или одна или более чем одна проницаемая поверхность для вставки шприца или другого дозатора или для вытягивания осадка. В одной форме осуществления контейнер может представлять собой пробирку, например центрифужную пробирку. В другой форме осуществления контейнер может представлять собой чип или плату. В одной форме осуществления контейнер представляет собой отдельно стоящий контейнер, то есть устройство для разделения одного образца. В других формах осуществления контейнер является частью устройства, которое включает два или более чем два разделительных контейнера, так что множественные образцы можно разделять одновременно. В одной форме осуществления устройство включает 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 36, 42, 48, 60, 72, 84, 96 или большее число разделительных контейнеров.The separation container may be any container of sufficient volume to hold the density buffer and sample. As noted in this application, the separator disclosed in US Patent Application Serial No. 12/589969, filed October 30, 2009, entitled "Separation Device for Use in the Separation, Characterization and / or Identification of Microorganisms", can be used in practice. of the present invention. In one embodiment, the container is adapted or may be adapted to a centrifugal rotor. The volume of the container may be from about 0.1 ml to about 25 ml, for example from about 1 ml to about 10 ml, for example, from about 2 ml to about 8 ml. If the separation is carried out on a microscale, the volume of the container may be from about 2 μl to about 100 μl, for example from about 5 μl to about 50 μl. In one embodiment, the container has a wide inner diameter in the upper part to hold the sample and the main part of the density buffer and a narrower internal diameter in the lower part where the microorganism sediment is collected. The narrow portion may have an inner diameter of from about 0.04 (1.02 mm) to about 0.12 (3.05 mm) inches, for example, from about 0.06 (1.52) to about 0.10 (2, 54 mm) inches, e.g., approximately 0.08 (2.03 mm) inches. The wide part may have an inner diameter from about 0.32 (8.13 mm) to about 0.40 (10.16 mm) inches, for example from about 0.34 (8.64 mm) to about 0.38 (9, 65 mm) inches, for example, approximately 0.36 (9.14 mm) inches. For micro-scale separations, the inner diameters can be even smaller. For example, the inner diameter of the narrow portion may be from about 0.001 (0.03 mm) to about 0.04 (1.02 mm) inches, for example, from about 0.002 (0.05 mm) to about 0.01 (0.254 mm) inches. The conical part of the inner diameter can connect the upper and lower parts. The conical portion may have an angle of from about 20 to about 70 degrees, for example from about 30 to about 60 degrees. In one embodiment, the lower narrow portion is less than half of the total height of the container, for example less than about 40%, 30%, 20%, or 10% of the total height of the container. The container may have a closure device that is attached or may be threaded to attach the closure device (eg, cap) so that the container can be hermetically sealed during centrifugation. In some forms of implementation, the container is designed so that a sample or sediment of microorganisms can be easily isolated, or otherwise obtained or removed from the container after separation, either manually or automatically (so that laboratory assistants are not exposed to the contents of the container). For example, the container may contain a detachable part or a detachable part that contains sediment and which can be separated from the rest of the container. In another embodiment, the container comprises means for accessing the sediment after separation, such as one or more openings or one or more permeable surfaces for inserting a syringe or other dispenser or for drawing out the sediment. In one embodiment, the container may be a tube, for example a centrifuge tube. In another embodiment, the container may be a chip or a board. In one embodiment, the container is a freestanding container, that is, a device for separating one sample. In other embodiments, the container is part of a device that includes two or more than two separation containers, so that multiple samples can be separated at the same time. In one embodiment, the device includes 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 36, 42, 48, 60, 72, 84, 96 or more separation containers.

Контейнер может содержать оптическое окно, через которое можно осуществлять исследование. Оптическое окно может находиться на дне, сверху и/или на стенках контейнера. Это окно может состоять из любого материала, обладающего колебательной структурой, которую можно отличить от спектров микроорганизма. Другие методы дискриминации, такие как конфокальная рамановская спектроскопия, можно использовать для снятия колебательных спектров микроорганизма при отклонении спектров материала окна; этот метод хорошо известен специалистам в данной области техники. Дополнительным методом является рамановская спектроскопия с пространственным смещением, при которой возбуждающее волокно отклоняется от испускания вдоль окна (рэлеевкий и рамановский спектры). Этот метод также известен специалистам в данной области техники как средство дискриминации между материалом окна и количеством, которое должно быть измерено ниже окна. Чтобы обеспечить исследование осадка микроорганизмов дополнительными спектроскопическими методами, окно также должно состоять из любого материала, который является прозрачным для света (например, по меньшей мере части ближнего инфракрасного (БИК; 700 нм - 1400 нм), ультрафиолетового (УФ; 190 нм - 400 нм) и/или видимого (ВИД; 400 нм - 700 нм) светового спектра). В одной форме осуществления оптическое окно является достаточно тонким, чтобы давать возможность спектроскопического исследования, которое будет зависеть от материала окна и от способа, используемого для исследования. В другой форме осуществления является тонким насколько возможно, чтобы уменьшить интерференцию при спектроскопическом исследовании. Например, окно может иметь толщину менее чем примерно 0,20 (5,08 мм) дюймов, например, менее чем примерно 0,15 (3,8 мм), 0,10 (2,54 мм) или 0,05 (1,27 мм) дюймов.The container may comprise an optical window through which research can be carried out. The optical window may be located on the bottom, top and / or on the walls of the container. This window may consist of any material with an oscillatory structure that can be distinguished from the spectra of a microorganism. Other methods of discrimination, such as confocal Raman spectroscopy, can be used to record the vibrational spectra of a microorganism when the spectra of the window material are deflected; this method is well known to those skilled in the art. An additional method is spatial displacement Raman spectroscopy, in which the exciting fiber deviates from emission along the window (Rayleigh and Raman spectra). This method is also known to those skilled in the art as a means of discriminating between window material and the amount to be measured below the window. In order to provide additional spectroscopic methods for studying the sediment of microorganisms, the window should also consist of any material that is transparent to light (for example, at least part of the near infrared (NIR; 700 nm - 1400 nm), ultraviolet (UV; 190 nm - 400 nm ) and / or visible (VID; 400 nm - 700 nm) light spectrum). In one embodiment, the optical window is thin enough to allow spectroscopic examination, which will depend on the material of the window and on the method used for the study. In another embodiment, it is as subtle as possible in order to reduce interference in spectroscopic examination. For example, a window may have a thickness of less than about 0.20 (5.08 mm) inches, for example, less than about 0.15 (3.8 mm), 0.10 (2.54 mm), or 0.05 (1 , 27 mm) inches.

В другой форме осуществления разделение осуществляют посредством стадии фильтрования, на которой образец (например, лизированный образец) помещают в устройство, оборудованное селективным фильтром или набором фильтров с размерами пор, которые задерживают микроорганизмы. Задержанные микроорганизмы можно вымыть путем осторожного пропускания подходящего буфера через фильтр. Затем вымытые микроорганизмы можно исследовать непосредственно на фильтре и/или выделить для исследования путем прямого отбора образца с поверхности фильтра или путем обратной промывки фильтра подходящим водным буфером.In another embodiment, the separation is carried out by a filtration step in which a sample (eg, a lysed sample) is placed in a device equipped with a selective filter or a set of filters with pore sizes that trap microorganisms. Trapped microorganisms can be washed by carefully passing a suitable buffer through the filter. The washed microorganisms can then be examined directly on the filter and / or isolated for testing by direct sampling from the surface of the filter or by backwashing the filter with a suitable aqueous buffer.

Стадия исследованияResearch stage

Как только микроорганизмы разделены, изолированы и/или осаждены, разделенный образец, изолированный образец или осадок можно исследовать, чтобы идентифицировать и/или охарактеризовать микроорганизмы в образце или в осадке. В одной форме осуществления исследование проводят неинвазивным способом, то есть осадок исследуют, в то время как он остается в разделительном контейнере. В другой форме осуществления разделительный контейнер остается герметичным на протяжении исследования. Способность идентифицировать микроорганизмы неинвазивным способом, необязательно в сочетании с содержанием контейнера герметичным на протяжении всего процесса разделения и идентификации/характеристики и полная или частичная автоматизация метода позволяет избежать постоянного обращения с зараженными и/или инфекционными образцами и значительно повышает безопасность всего процесса. Кроме того, способность идентифицировать микроорганизмы путем прямого исследования без дополнительной обработки осадка (например, ресуспендирования, высева на чашки и выращивания колоний) значительно увеличивает скорость, с которой можно осуществить идентификацию. В одной форме осуществления осадок выделяют и/или ресуспендируют и необязательно извлекают из разделительного контейнера перед исследованием. В другой форме осуществления осадок выделяют и/или ресуспендируют после исследования in situ, а затем проводят дополнительное исследование. Например, методики, такие как реакции латекс-агглютинации или автоматизированные тесты фенотипической идентификации, которые можно применять к изолированным микроорганизмам, но не к осадку микроорганизмов, можно осуществлять на выделенных и/или ресуспендированных микроорганизмах.Once the microorganisms are separated, isolated and / or precipitated, the separated sample, isolated sample or pellet can be examined to identify and / or characterize the microorganisms in the sample or pellet. In one embodiment, the study is conducted in a non-invasive manner, that is, the sediment is examined while it remains in the separation container. In another embodiment, the separation container remains airtight throughout the study. The ability to identify microorganisms in a non-invasive way, optionally in combination with keeping the container sealed throughout the separation and identification / characterization process and the full or partial automation of the method, avoids the constant handling of infected and / or infectious samples and significantly increases the safety of the whole process. In addition, the ability to identify microorganisms by direct examination without additional treatment of the sediment (for example, resuspension, plating and growing colonies) significantly increases the speed with which identification can be carried out. In one embodiment, the precipitate is isolated and / or resuspended and optionally removed from the separation container prior to testing. In another embodiment, the precipitate is isolated and / or resuspended after an in situ study, and then an additional study is performed. For example, techniques such as latex agglutination reactions or automated phenotypic identification tests that can be applied to isolated microorganisms but not to microorganism sediment can be performed on isolated and / or resuspended microorganisms.

В некоторых формах осуществления изолированный образец или осадок можно исследовать спектроскопическим путем. Спектроскопию можно использовать для анализа одного или более чем одного внутреннего свойства микроорганизмов, например свойства, присутствующего внутри микроорганизма в отсутствие дополнительных агентов, таких как красители, контрастные вещества, связывающие агенты и т.д. В других формах осуществления спектроскопию можно использовать для анализа одного или более чем одного внешнего свойства микроорганизмов, например свойства, которое может быть обнаружено только с помощью дополнительных агентов. Исследование можно проводить, используя, например, инфракрасную спектроскопию, рамановскую спектроскопию, включая рамановскую спектроскопию, усиленную поверхностью (SERS), рамановскую спектроскопию с пространственным смещением (SORS), трансмиссионную рамановскую спектроскопию и/или резонансную рамановскую спектроскопию. Для усиления рамановских (SERS) сигналов микроорганизмы могут быть покрыты наночастицами золота и/или серебра перед центрифугированием, и/или внутренняя оптическая поверхность может быть предварительно покрыта коллоидами металлов определенного размера и формы (Efrima et al, J. Phys. Chem. B. (Letter) 102:5947 (1998) для SERS). В другой форме осуществления наночастицы присутствуют в плотностном буфере перед центрифугированием и связываются с микроорганизмами, когда микроорганизмы проходят через плотностный буфер. В одной форме осуществления изолированный образец или осадок исследуют, когда он остается в разделительном контейнере. Контейнер можно исследовать через оптическое окно в этом контейнере. Оптическое окно может находиться на дне и/или на любой стенке или стенках и/или наверху контейнера. В одной форме осуществления разделительный контейнер подобран или может быть подобран к держателю в спектрометре в подходящем положении для исследования. Спектроскопическое исследование можно осуществлять любым методом, известным специалистам в данной области техники, который должен быть эффективен для определения и/или идентификации одного или более чем одного внутреннего или внешнего свойства микроорганизмов. В другой форме осуществления, как описано в данной заявке, изолированный образец или осадок можно извлечь для исследования (например, изолированный образец или осадок можно извлечь и подготовить для исследования с помощью масс-спектрометрии, как хорошо известно в данной области техники). В следующих формах осуществления изолированный образец или осадок можно исследовать с использованием более чем одного способа. Например, изолированный образец или осадок можно исследовать с использованием флуоресцентной спектроскопии и рамановской спектроскопии. В соответствии с данной формой осуществления эти стадии исследования можно проводить последовательно или одновременно.In some embodiments, an isolated sample or precipitate can be examined spectroscopically. Spectroscopy can be used to analyze one or more than one intrinsic property of microorganisms, for example, a property present inside a microorganism in the absence of additional agents, such as dyes, contrast agents, binding agents, etc. In other forms of implementation, spectroscopy can be used to analyze one or more external properties of microorganisms, for example properties that can only be detected using additional agents. The study can be carried out using, for example, infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, including surface enhanced Raman spectroscopy (SERS), spatial displacement Raman spectroscopy (SORS), transmission Raman spectroscopy and / or resonant Raman spectroscopy. To enhance Raman (SERS) signals, microorganisms can be coated with gold and / or silver nanoparticles before centrifugation, and / or the internal optical surface can be precoated with metal colloids of a certain size and shape (Efrima et al, J. Phys. Chem. B. ( Letter) 102: 5947 (1998) for SERS). In another embodiment, the nanoparticles are present in the density buffer prior to centrifugation and bind to microorganisms when the microorganisms pass through the density buffer. In one embodiment, an isolated sample or precipitate is examined when it remains in a separation container. The container can be examined through an optical window in this container. The optical window may be at the bottom and / or on any wall or walls and / or at the top of the container. In one embodiment, the separation container is matched or can be matched to the holder in the spectrometer in a suitable position for examination. Spectroscopic examination can be carried out by any method known to specialists in this field of technology, which should be effective for determining and / or identification of one or more than one of the internal or external properties of microorganisms. In another embodiment, as described herein, an isolated sample or precipitate can be removed for research (for example, an isolated sample or precipitate can be removed and prepared for research using mass spectrometry, as is well known in the art). In the following embodiments, an isolated sample or precipitate can be investigated using more than one method. For example, an isolated sample or precipitate can be investigated using fluorescence spectroscopy and Raman spectroscopy. In accordance with this form of implementation, these stages of the study can be carried out sequentially or simultaneously.

Источник возбуждения образца может быть выбран из любого числа подходящих источников света, как известно специалистам в данной области техники. Можно использовать любую часть электромагнитного спектра, которая дает применимые данные. Источники света, способные к испусканию в ультрафиолетовом, видимом и/или ближнем инфракрасном спектре, а также в других частях электромагнитного спектра, могут быть использованы и известны специалистам в данной области техники. Поскольку генерирование рамановских спектров обычно является неэффективным процессом (например, 1 рамановский фотон, генерируемый на каждый 1 миллион случайных фотонов), рамановская спектроскопия требует источников света с большим потоком фотонов. С момента изобретения лазера в 1960 (Maiman, Nature) в рамановских системах используют лазерный источник света для получения рамановских спектров. Лазерный свет проходит через высоко селективный (узкополосный режекторный фильтр), что дает возможность узкой полосе длин волн лазерного испускания проходить через фильтр, в то же время блокируя другие артефакты, генерируемые лазером (например, амплифицированное спонтанное испускание, флуоресценцию, плазменные линии и т.д.).The source of excitation of the sample can be selected from any number of suitable light sources, as is well known to specialists in this field of technology. Any part of the electromagnetic spectrum that provides applicable data may be used. Light sources capable of emitting in the ultraviolet, visible and / or near infrared spectrum, as well as in other parts of the electromagnetic spectrum, can be used and known to specialists in this field of technology. Since the generation of Raman spectra is usually an inefficient process (for example, 1 Raman photon generated for every 1 million random photons), Raman spectroscopy requires light sources with a large flux of photons. Since the invention of the laser in 1960 (Maiman, Nature), Raman systems have used a laser light source to obtain Raman spectra. Laser light passes through a highly selective (narrow-band notch filter), which allows a narrow band of laser emission wavelengths to pass through the filter, while blocking other artifacts generated by the laser (for example, amplified spontaneous emission, fluorescence, plasma lines, etc. .).

Свет от лазера направляют в образец, используя разнообразие оптических систем, которые могут быть созданы с использованием оборачивающих линзовых систем, оптических волокон или их комбинаций. Лазерный свет фокусируют на образце, используя линзы (такие как объектив микроскопа), так что получают малое пятно концентрированной оптической энергии на образце.Light from the laser is directed into the sample using a variety of optical systems that can be created using reversing lens systems, optical fibers, or combinations thereof. Laser light is focused on the sample using lenses (such as a microscope lens), so that a small spot of concentrated optical energy is obtained on the sample.

Рамановский обратнорассеянный свет и обратнорассеянный возбуждающий свет собирают и коллимируют одним и тем же объективом микроскопа. Рассеянный свет проходит через оптический фильтр, который разделяет рамановский рассеянный свет от возбуждающего света. Затем рамановский рассеянный свет распространяется, используя линзы и/или оптоволоконную систему, на спектрометр, который диспергирует рамановский рассеянный свет таким образом, что он сталкивается с ПЗС матрицей детекторов.Raman backscattered light and backscattered exciting light are collected and collimated with the same microscope objective. The scattered light passes through an optical filter that separates the Raman scattered light from the exciting light. Then, Raman scattered light is distributed, using lenses and / or a fiber optic system, to a spectrometer that disperses the Raman scattered light in such a way that it collides with the CCD array of detectors.

Пространственная дисперсия рамановского рассеянного света генерирует спектры (например, рассеянной длины волны против интенсивности), которые можно сохранить и сравнить с референсными спектрами для характеристики.The spatial dispersion of Raman scattered light generates spectra (e.g., scattered wavelength versus intensity) that can be stored and compared with reference spectra for characterization.

Испускание от образца можно измерить с помощью любых подходящих средств спектрального выделения, наиболее предпочтительно с использованием спектрометра. Спектрометр может представлять собой монохроматор со сканированием, который определяет специфичные длины волн испускания, где выход монохроматора определяется фотоэлектронным умножителем, и/или спектрометр может иметь конфигурацию в виде спектрографа визуализации, где выход определяется матрицей детекторов визуализации, такой как матрица детекторов с зарядовой связью (ПЗС матрица). В одной форме осуществления дискриминатор дает возможность наблюдения сигнала флуоресценции и/или рассеяния с помощью средств фотодетектирования (таких как фотоэлектронный умножитель, лавинный фотодиод, ПЗС матрица детекторов и/или электронная умножительная матрица детекторов с зарядовой связью (ЭУПЗС)).Emission from a sample can be measured using any suitable spectral separation means, most preferably using a spectrometer. The spectrometer may be a scanning monochromator that determines specific emission wavelengths, where the output of the monochromator is determined by a photomultiplier, and / or the spectrometer may be configured as a visualization spectrograph, where the output is determined by an array of imaging detectors, such as a charge-coupled detector array (CCD) matrix). In one embodiment, the discriminator makes it possible to observe the fluorescence and / or scattering signal using photodetection tools (such as a photomultiplier tube, avalanche photodiode, CCD detector array and / or charge coupled detector electron multiplier matrix (EULS)).

В соответствии с изобретением контрольные измерения снимают с известных микроорганизмов, что, таким образом дает возможность корреляции измеренных тестируемых данных с характеистикой интересующих микроорганизмов, используя различные математические методы, известные специалистам в данной области техники. Например, данные от образцов можно сравнивать с базовым уровнем или с контрольными измерениями, используя системы программного обеспечения, известные специалистам в данной области техники. Более конкретно данные можно анализировать с помощью ряда методов многофакторного анализа, такого как, например, общий дискриминационный анализ (GDA), частичный дискриминационный анализ наименьших квадратов (PLSDA), частичная регрессия наименьших квадратов, анализ главных компонентов (РСА), параллельный факторный анализ (PARAFAC), анализ нейронных сетей (NNA) и/или метод опорных векторов (SVM). Эти методы можно использовать, чтобы классифицировать неизвестные, представляющие интерес микроорганизмы на релевантные группы на основе существующей номенклатуры и/или на встречающиеся в природе группы на основе метаболизма, патогенности и/или вирулентности организма, при разработке системы мониторинга, определения и/или характеристики организма, как описано выше.In accordance with the invention, control measurements are taken from known microorganisms, which thus makes it possible to correlate the measured test data with the characteristics of the microorganisms of interest, using various mathematical methods known to those skilled in the art. For example, data from samples can be compared with a baseline or with control measurements using software systems known to those skilled in the art. More specifically, data can be analyzed using a variety of multivariate analysis methods, such as, for example, General Discrimination Analysis (GDA), Partial Least Squares Discrimination Analysis (PLSDA), Partial Least Squares Regression Analysis, Principal Component Analysis (PCA), Parallel Factor Analysis (PARAFAC ), neural network analysis (NNA) and / or reference vector method (SVM). These methods can be used to classify unknown microorganisms of interest into relevant groups based on existing nomenclature and / or naturally occurring groups based on metabolism, pathogenicity and / or virulence of an organism, when developing a monitoring system, determining and / or characteristics of an organism, as described above.

Еще в одной другой форме осуществления не спектроскопические измерения системой обнаружения, такие как периоды времени обнаружения и скорости роста, можно использовать, чтобы способствовать характеристике и/или идентификации микроорганизмов из изолированного образца или осадка. Кроме того, измерения, снятые с фотографического изображения нижней части сепаратора, могут обеспечить ценную информацию по идентичности изолята, такую как размер, форма, цвет и плотность осадка.In yet another embodiment, non-spectroscopic measurements by the detection system, such as periods of detection time and growth rate, can be used to facilitate characterization and / or identification of microorganisms from an isolated sample or sediment. In addition, measurements taken from a photographic image of the bottom of the separator can provide valuable information on the identity of the isolate, such as size, shape, color and density of the precipitate.

В некоторых формах осуществления изобретения характеристика и/или идентификация микроорганизмов в изолированном образце или осадке необязательно включает идентификацию точного вида. Характеристика охватывает как широкую категоризацию или классификацию биологических частиц, так и действительную идентификацию отдельного вида. Классификация микроорганизма из изолированного образца или осадка может включать определение фенотипических и/или морфологических характеристик микроорганизма. Например, характеристика биологических частиц может быть выполнена на основании наблюдаемых различий, таких как состав, форма, размер, кластеризация и/или метаболизм. В некоторых формах осуществления классификация интересующих биологических частиц может не требовать предшествующих знаний характеристик данной биологической частицы, но требует только соответствующих корреляций с эмпирическими измерениями, что таким образом делает этот способ более универсальным и легко приспосабливаемым, чем способы, основанные на событиях специфичного связывания или метаболических реакциях. Как используют в данной заявке, "идентификация" означает определение, к какому семейству, роду, виду и/или штамму принадлежит ранее неизвестный микроорганизм, например, идентификацию ранее неизвестного микроорганизма на уровне семейства, рода, вида и/или штамма.In some embodiments, the characterization and / or identification of microorganisms in an isolated sample or pellet optionally includes identification of the exact species. The characteristic covers both a broad categorization or classification of biological particles and the actual identification of a particular species. Classification of a microorganism from an isolated sample or sediment may include determination of the phenotypic and / or morphological characteristics of the microorganism. For example, the characterization of biological particles can be performed based on observed differences, such as composition, shape, size, clustering and / or metabolism. In some forms of implementation, the classification of biological particles of interest may not require prior knowledge of the characteristics of a given biological particle, but only requires appropriate correlations with empirical measurements, which thus makes this method more versatile and easily adaptable than methods based on specific binding events or metabolic reactions . As used in this application, "identification" means determining which family, genus, species and / or strain a previously unknown microorganism belongs to, for example, identifying a previously unknown microorganism at the family, genus, species and / or strain level.

В некоторых случаях характеристика охватывает модели классификации, которые обеспечивают достаточно полезную информацию для действия, которое нужно предпринять. Как используют в данной заявке, предпочтительные модели классификации включают группировку в одно или более чем одно из приведенного ниже: (1) группы по Граму; (2) клинические группы по Граму; (3) терапевтические группы и (4) функциональные группы.In some cases, the characteristic encompasses classification models that provide sufficiently useful information for the action to be taken. As used herein, preferred classification models include grouping into one or more than one of the following: (1) Gram groups; (2) Gram clinical groups; (3) therapeutic groups; and (4) functional groups.

(1) Группы по Граму: В пределах классификации групп по Граму микроорганизмы могут быть помещены в одну из трех широких категорий классификации на основе их реакции окрашивания по Граму и общего размера, где эти группы выбраны из одной или более чем одной из приведенных ниже: (а) грамположительные микроорганизмы, которые окрашиваются в темно-синий цвет при окрашивании по Граму; (б) грамотрицательные микроорганизмы, которые окрашиваются в красный цвет при окрашивании по Граму; и (в) дрожжевые клетки, которые окрашиваются в темно-синий цвет при окрашивании по Граму, но представляют собой очень большие округлые клетки, которые отличаются от бактерий по их морфологическим характеристикам и размеру.(1) Gram groups: Within the Gram group classification, microorganisms can be placed in one of three broad classification categories based on their Gram staining reaction and overall size, where these groups are selected from one or more than one of the following: ( a) gram-positive microorganisms that are stained in dark blue when stained by Gram; (b) gram-negative microorganisms that are colored red when stained by Gram; and (c) yeast cells, which are stained dark blue when stained according to Gram, but are very large round cells that differ from bacteria in their morphological characteristics and size.

(2) Клинические группы по Граму: Группы по Граму можно дополнительно разделить на несколько подкатегорий, представляющих различающиеся морфологические признаки. Эти подкатегории включают всю релевантную клиническую информацию, сообщаемую квалифицированным клиническим лаборантом, и таким образом дают более высокий уровень идентификации, чем положительная или отрицательная реакция по Граму. Эта конкретная классификация очень полезна, поскольку она исключает проблемы, основанные на качестве штамма по Граму и/или на уровне квалификации лаборанта, исследующего мазок, за счет предоставления эквивалентной клинически релевантной информации автоматизированной системой. Более конкретно подкатегории микроорганизмов, основанные на этой модели классификации, могут быть выбраны из одной или более чем одной из приведенных ниже: (а) кокки, которые представляют собой маленькие округлые клетки; (б) диплококки, которые представляют собой две маленькие округлые клетки, соединенные вместе; (в) палочки, которые имеют прямоугольную форму; и (г) бациллы, которые имеют палочковидную форму. Примеры этих подкатегорий, которые могут быть подтверждены дополнительной морфологической информацией, включают: (i) грамположительные кокки; (ii) грамположительные кокки в цепочках; (iii) грамположительные кокки в кластерах (то есть кластеров в форме "виноградной грозди"); (iv) грамположительные диплококки; (v) грамположительные палочки; (vi) грамположительные палочки с эндоспорами; (vii) грамотрицательные палочки; (viii) грамотрицательные коккобациллы; (ix) грамотрицательные диплококки; (x) дрожжи и (xi) мицелиальные грибы.(2) Gram Clinical Groups: Gram groups can be further divided into several subcategories representing differing morphological characters. These subcategories include all relevant clinical information reported by a qualified clinical laboratory technician, and thus provide a higher level of identification than a positive or negative Gram response. This particular classification is very useful because it eliminates problems based on the quality of the Gram strain and / or on the skill level of the lab technician examining the smear by providing equivalent clinically relevant information to the automated system. More specifically, subcategories of microorganisms based on this classification model can be selected from one or more than one of the following: (a) cocci, which are small round cells; (b) diplococci, which are two small rounded cells connected together; (c) sticks that are rectangular; and (d) bacilli, which are rod-shaped. Examples of these subcategories that may be supported by additional morphological information include: (i) gram-positive cocci; (ii) gram-positive cocci in chains; (iii) gram-positive cocci in clusters (ie clusters in the form of a "bunch of grapes"); (iv) gram-positive diplococci; (v) gram-positive sticks; (vi) gram-positive rods with endospores; (vii) gram-negative rods; (viii) gram-negative coccobacilli; (ix) gram-negative diplococci; (x) yeast; and (xi) mycelial fungi.

(3) Терапевтические группы: терапевтические группы включают множество видов микроорганизмов, которые при выделении из конкретных типов образцов лечат одним и тем же классом антибиотиков или смесью антибиотиков (например, как описано в "Sanford Guide to Antimicrobial Therapy 2008"). Во многих случаях идентичность на видовом уровне не требуется врачу, чтобы обеспечить переход от первоначальной эмпирической терапии к более направленной терапии, поскольку более чем один вид можно лечить одним и тем же антибиотиком(ами) выбора. Этот уровень классификации корректно помещает эти микроорганизмы "одного и того же лечения" в единые терапевтические категории. Примеры данного уровня характеристики включают способность отличать высокорезистентные виды Enterobacteriacae (EB) от чувствительных видов EB (Enterobacter spp. от E. coli) или резистентные к флуконазолу виды Candida (С. glabrata и С. kruzei) от чувствительных видов Candida (С. albicans и С. parapsilosis) и т.д.(3) Therapeutic groups: therapeutic groups include many types of microorganisms that, when isolated from specific types of samples, are treated with the same class of antibiotics or a mixture of antibiotics (for example, as described in the Sanford Guide to Antimicrobial Therapy 2008). In many cases, species-specific identity is not required by the physician to ensure the transition from initial empirical therapy to more targeted therapy, since more than one species can be treated with the same antibiotic (s) of choice. This level of classification correctly places these microorganisms of the “same treatment” into single therapeutic categories. Examples of this level of performance include the ability to distinguish highly resistant Enterobacteriacae (EB) species from sensitive EB species (Enterobacter spp. From E. coli) or fluconazole resistant Candida species (C. glabrata and C. kruzei) from sensitive Candida species (C. albicans and C. parapsilosis), etc.

(4) Функциональные группы: В соответствии с изобретением микроорганизмы могут быть также помещены в несколько групп на основе сочетания метаболических, вирулентных и/или фенотипических характеристик. Не ферментативные организмы можно четко отличить от ферментативных. Кроме того, виды микроорганизмов, которые продуцируют гемолизины, можно группировать отдельно от не гемолитических видов. В некоторых случаях эти группы представляют более широкие категории, чем уровень рода (например, бактерии группы кишечной палочки, грамотрицательные не ферментативные палочки), в некоторых случаях на уровне рода (например, Enterococcus, Candida), и в некоторых случаях ближе к дискриминации видового уровня (например, коагулаза-отрицательные стафилококки, альфа-гемолитические стрептококки, бета-гемолитические стрептококки, коагулаза-положительные стафилококки, то есть S. aureus).(4) Functional groups: According to the invention, microorganisms can also be placed in several groups based on a combination of metabolic, virulent and / or phenotypic characteristics. Non-enzymatic organisms can be clearly distinguished from enzymatic ones. In addition, the types of microorganisms that produce hemolysins can be grouped separately from non-hemolytic species. In some cases, these groups represent broader categories than the genus level (for example, E. coli bacteria, gram-negative non-enzymatic rods), in some cases at the genus level (for example, Enterococcus, Candida), and in some cases closer to species-level discrimination (e.g. coagulase-negative staphylococci, alpha-hemolytic streptococci, beta-hemolytic streptococci, coagulase-positive staphylococci, i.e. S. aureus).

В дополнение к измерению внутренних свойств микроорганизмов в целях идентификации способы по настоящему изобретению могут дополнительно включать использование дополнительных идентификаторов, чтобы способствовать процессу разделения и/или идентификации. Агенты, которые связываются со специфичными микроорганизмами, такие как аффинные лиганды, можно использовать для разделения микроорганизмов, для идентификации класса или вида микроорганизма (например, посредством связывания с уникальным поверхностным белком или рецептором) и/или для идентификации характеристики микроорганизма (например, устойчивости к антибиотикам). Полезные идентификаторы включают без ограничения моноклональные и поликлональные антитела и их фрагменты (например, анти-Еар для идентификации S. aureus), нуклеиново-кислотные зонды, антибиотики (например, пенициллин, ванкомицин, полимиксин B), аптамеры, пептидные миметики, связывающие белки фагового происхождения, лектины, биомаркеры врожденного иммунитета хозяина (белки острой фазы, LPS-связывающий белок, CD 14, маннозосвязывающий лектин, Toll-подобные рецепторы), белки иммунной защиты (например, дефензины, кателицидины, протеогрины, магаинины), бактериоцины (например, лантибиотики, такие как низин, мерсацидин, эпидермин, галлидермин и плантарицин C, и пептиды класса II), бактериофаги и красители, избирательные для нуклеиновых кислот, липидов, углеводов, полисахаридов, капсул/слизи или белков, или любую их комбинацию. Если сам агент не дает обнаружимого рамановского сигнала, этот агент может быть меченым, чтобы давать обнаружимый сигнал, например, путем конъюгации агента с рамановским активным индикатором, таким как диметиламиноазобензол (DAB) и 4,4′′-дипиридил (DPY) (см., например, патенты США №5376556 и 7518721). Агент можно добавлять к микроорганизмам на любой стадии в способах по изобретению, например, когда получают образец, во время лизиса и/или во время разделения. В некоторых формах осуществления присутствие агента в осадке можно определить во время исследования осадка. Как должно быть легко понятно специалистам в данной области техники, чувствительность конкретного микроорганизма к какому-либо соединению, влияющему на его физическое состояние или метаболизм, такому как антибиотик, можно легко выявить путем добавления этого соединения в образец, буфер для лизиса, плотностный буфер или любую их смесь.In addition to measuring the intrinsic properties of microorganisms for identification purposes, the methods of the present invention may further include the use of additional identifiers to facilitate the separation and / or identification process. Agents that bind to specific microorganisms, such as affinity ligands, can be used to separate microorganisms, to identify the class or type of microorganism (e.g., by binding to a unique surface protein or receptor), and / or to identify the characteristics of the microorganism (e.g. antibiotic resistance ) Useful identifiers include, but are not limited to, monoclonal and polyclonal antibodies and fragments thereof (e.g., anti-Ep for identification of S. aureus), nucleic acid probes, antibiotics (e.g., penicillin, vancomycin, polymyxin B), aptamers, peptide mimetics, binding phage proteins origin, lectins, biomarkers of innate host immunity (acute phase proteins, LPS-binding protein, CD 14, mannose-binding lectin, Toll-like receptors), immune defense proteins (e.g. defensins, cathelicidins, proteogrins, magainins), b acteriocins (e.g. lantibiotics such as nisin, mercacidin, epidermis, gallidermin and plantaricin C, and class II peptides), bacteriophages and dyes selective for nucleic acids, lipids, carbohydrates, polysaccharides, capsules / mucus or proteins, or any combination thereof . If the agent itself does not give a detectable Raman signal, this agent can be labeled to give a detectable signal, for example, by conjugating an agent with a Raman active indicator, such as dimethylaminoazobenzene (DAB) and 4.4 ″ -dipyridyl (DPY) (see for example, US patents No. 5376556 and 7518721). The agent can be added to microorganisms at any stage in the methods of the invention, for example, when a sample is obtained, during lysis and / or during separation. In some embodiments, the presence of an agent in the precipitate can be determined during the study of the precipitate. As should be readily understood by those skilled in the art, the sensitivity of a particular microorganism to a compound that affects its physical condition or metabolism, such as an antibiotic, can be easily detected by adding this compound to a sample, lysis buffer, density buffer, or any their mixture.

В одном аспекте изобретения способ может дополнительно включать стадию выделения осадка микроорганизмов и проведения дополнительных тестов. В одной форме осуществления осадок можно выделить путем отсасывания среды образца и плотностного буфера. В другой форме осуществления осадок можно выделить путем вставки шприца в контейнер и отсасывания осадка, в то время как среда образца и плотностный буфер остаются интактными. Затем выделенный осадок можно ресуспендировать в подходящей среде, например, в физиологическом растворе. Как только микроорганизмы ресуспендированы, их можно подвергать любым дополнительным тестам, которые желательны, как должно быть известно специалистам в данной области техники, и как описано выше. В частности, можно проводить любой тест, для которого требуются чистые образцы микроорганизмов, с ресуспендированными микроорганизмами. В некоторых формах осуществления можно проводить дополнительные тесты идентификации. Примеры тестов идентификации включают Vitek® 2, тесты амплифицированных и не амплифицированных нуклеиновых кислот (NAT), хромогенные анализы и реакции латекс-агглютинации, иммунологические анализы (например, использование меченых антител и/или других лигандов), масс-спектрометрию (например, MALDI-TOF масс-спектрометрию) и/или другие оптические методы, такие как инфракрасная спектроскопия (FTIR) или рамановская спектроскопия. Можно также проводить дополнительные тесты характеристики, такие как устойчивость к антибиотикам и/или другим лекарствам. Дополнительная характеристика может составлять часть теста, который был начат во время первоначальных стадий разделения и идентификации способа. Например, определение устойчивого к метициллину S. aureus можно начать путем добавления к образцу пенициллина, меченного рамановским индикатором, перед разделением микроорганизмов. Как только осадок выделен и ресуспендирован, можно определить уровень связанного пенициллина.In one aspect of the invention, the method may further include the step of isolating the sediment of microorganisms and conducting additional tests. In one embodiment, the precipitate can be isolated by aspirating the sample medium and the density buffer. In another embodiment, the pellet can be isolated by inserting a syringe into the container and aspirating the pellet, while the sample medium and density buffer remain intact. Then the precipitate can be resuspended in a suitable medium, for example, in physiological saline. Once the microorganisms are resuspended, they can be subjected to any additional tests that are desirable, as should be known to specialists in this field of technology, and as described above. In particular, any test that requires clean samples of microorganisms with resuspended microorganisms can be performed. In some forms of implementation, additional identification tests may be performed. Examples of identification tests include Vitek® 2, amplified and non-amplified nucleic acid (NAT) tests, chromogenic assays and latex agglutination reactions, immunological assays (e.g. using labeled antibodies and / or other ligands), mass spectrometry (e.g. MALDI- TOF mass spectrometry) and / or other optical methods such as infrared spectroscopy (FTIR) or Raman spectroscopy. Additional characterization tests, such as antibiotic and / or other drug resistance, can also be performed. An additional characteristic may be part of the test that was started during the initial stages of separation and identification of the method. For example, the determination of S. aureus resistant to methicillin can be started by adding penicillin labeled with a Raman indicator to the sample before microorganisms are separated. Once the precipitate is isolated and resuspended, the level of bound penicillin can be determined.

В одном аспекте изобретения некоторые или все стадии способа могут быть автоматизированными. Автоматизация стадий способов дает возможность более эффективно протестировать большее число образцов и снижает риск ошибок человека при обращении с образцами, которые могут содержать вредные и/или инфекционные микроорганизмы.In one aspect of the invention, some or all of the steps of the method may be automated. Automation of the stages of the methods makes it possible to more effectively test a larger number of samples and reduces the risk of human errors when handling samples that may contain harmful and / or infectious microorganisms.

В некоторых формах осуществления изобретения эти способы можно также использовать для определения присутствия микроорганизмов в образце. В этих формах осуществления способы включают стадии:In some embodiments, these methods can also be used to determine the presence of microorganisms in a sample. In these forms of implementation, the methods include the steps of:

(a) получение образца;(a) obtaining a sample;

(b) необязательно лизис клеток в этом образце с получением лизированного образца; и(b) optionally lysing the cells in this sample to obtain a lysed sample; and

(c) разделение микроорганизмов и других компонентов образца с образованием осадка микроорганизмов;(c) the separation of microorganisms and other components of the sample with the formation of sediment of microorganisms;

где присутствие осадка указывает на то, что микроорганизмы присутствуют в образце. В одной форме осуществления осадок определяют невооруженным глазом. В других формах осуществления осадок определяют путем исследования, например, спектроскопического.where the presence of sediment indicates that microorganisms are present in the sample. In one embodiment, the precipitate is determined with the naked eye. In other forms of implementation, the precipitate is determined by examination, for example, spectroscopic.

В некоторых формах осуществления способы определения можно использовать для мониторинга образцов на заражение микроорганизмами, например, пищевых продуктов, фармацевтических препаратов, питьевой воды и т.д. В одной форме осуществления эти способы можно осуществлять с повторением для постоянного мониторинга на заражение, например, раз в месяц, раз в неделю, раз в сутки, раз в час или по любой другой схеме периодичности. В другой форме осуществления образцы можно тестировать по необходимости, например, когда заражение подозревают. В следующих формах осуществления способы определения можно использовать, чтобы посмотреть присутствие микроорганизмов в клинических образцах, например, в гемокультурах. Например, образец можно отбирать из гемокультуры в определенные моменты времени и осуществлять способ определения на образце, чтобы определить, является ли эта гемокультура положительной. В одной форме осуществления образец может быть отобран в установленный момент времени после инокуляции культуры, например, через 24 часа после инокуляции, чтобы определить, является ли эта гемокультура положительной. В другой форме осуществления образцы можно отбирать из гемокультуры регулярно, например, каждые 12, 6, 4 или 2 часа или каждые 60, 50, 40, 30, 20, 15, 10 или 5 минут, чтобы идентифицировать положительные гемокультуры в пределах короткого промежутка времени как обнаружимо положительные. В некоторых формах осуществления способов определения за стадией определения могут необязательно следовать способы идентификации, которые описаны в данной заявке.In some forms of implementation, the determination methods can be used to monitor samples for infection by microorganisms, for example, foods, pharmaceuticals, drinking water, etc. In one form of implementation, these methods can be carried out with repetition for continuous monitoring of infection, for example, once a month, once a week, once a day, once an hour, or according to any other periodicity scheme. In another embodiment, the samples can be tested as needed, for example, when infection is suspected. In the following embodiments, the determination methods can be used to see the presence of microorganisms in clinical samples, for example, in blood cultures. For example, a sample can be taken from a blood culture at specific points in time and a determination method can be carried out on a sample to determine if the blood culture is positive. In one embodiment, a sample can be taken at a specified point in time after inoculation of the culture, for example, 24 hours after inoculation, to determine if this blood culture is positive. In another embodiment, samples can be taken from the blood culture regularly, for example, every 12, 6, 4, or 2 hours, or every 60, 50, 40, 30, 20, 15, 10, or 5 minutes to identify positive blood cultures within a short period of time. as detectably positive. In some forms of implementation of the determination methods, the identification step may be optionally followed by the identification methods described in this application.

В одном аспекте изобретения некоторые или все стадии способа могут быть автоматизированы. Автоматизация стадий способов дает возможность более эффективно протестировать большее число образцов и снижает риск ошибок человека при обращении с образцами, которые могут содержать вредные и/или инфекционные микроорганизмы. Огромную важность составляет, однако, то, что автоматизация может давать критически значимые результаты в любое время дня или ночи без промедления. Несколько исследований показало, что более быстрая идентификация организмов, вызывающих сепсис, коррелирует с лучшим лечением пациента, более коротким периодом пребывания в больнице и более низким общим затратам.In one aspect of the invention, some or all of the steps of the method can be automated. Automation of the stages of the methods makes it possible to more effectively test a greater number of samples and reduces the risk of human errors when handling samples that may contain harmful and / or infectious microorganisms. Of great importance, however, is that automation can produce critical results at any time of the day or night without delay. Several studies have shown that faster identification of organisms that cause sepsis correlates with better patient care, a shorter hospital stay and lower overall costs.

Дополнительные подробности и описание способа характеристики и/или идентификации микроорганизмов в соответствии с настоящим изобретением раскрыты в совместно поданных заявках на патент США, серийный №12/589952 и 12/589936, обе поданы 30 октября 2009, озаглавленных "Method for Separation, Characterization and/or Identification of Microorganisms using Spectroscopy" и "Method for Separation, Characterization and/or Identification of Microorganisms using Mass Spectrometry", соответственно, содержание которых включено в данную заявку посредством ссылки.Further details and a description of a method for characterizing and / or identifying microorganisms in accordance with the present invention are disclosed in co-filed US Patent Applications Serial Nos. 12/589952 and 12/589936, both filed October 30, 2009, entitled "Method for Separation, Characterization and / or Identification of Microorganisms using Spectroscopy "and" Method for Separation, Characterization and / or Identification of Microorganisms using Mass Spectrometry ", respectively, the contents of which are incorporated herein by reference.

Настоящее изобретение описано более подробно в приведенных ниже примерах, которые предложены в качестве иллюстрации и никоим образом не предназначены для ограничения изобретения. Используют стандартные методы, хорошо известные в данной области техники, или методы, специально описанные ниже.The present invention is described in more detail in the following examples, which are provided by way of illustration and are in no way intended to limit the invention. Use standard methods well known in the art, or methods specifically described below.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1. Способ лизиса-центрифугирования для идентификации микроорганизмов из гемокультур с помощью рамановской спектроскопииExample 1. The method of lysis-centrifugation to identify microorganisms from hemocultures using Raman spectroscopy

Микроорганизмы "высевали" при низком инокулуме во флаконы BacT/ALERT® SA, содержащие 10 мл крови человека. Образцы культуральной среды гемокультуры отбирали из флаконов в пределах нескольких минут после положительного мечения системой обнаружения микроорганизмов BacT/ALERT® 3D. Образцы культуральной среды обрабатывали для разделения микроорганизмов от крови и компонентов среды, которые могли интерферировать при последующем анализе, как описано ниже:Microorganisms were plated at low inoculum into BacT / ALERT® SA vials containing 10 ml of human blood. Samples of the culture medium of the hemoculture were taken from the vials within a few minutes after positive labeling with the BacT / ALERT® 3D microorganism detection system. Samples of the culture medium were processed to separate microorganisms from blood and medium components that could interfere with subsequent analysis, as described below:

4,0 мл культуральной среды из свежих положительных гемокультур объединяли с 2,0 мл буфера для лизиса (0,45% Brij® 97 в 0,3 М CAPS, pH 11,7), перемешивали на вортексе в течение 5 секунд, а затем инкубировали в водяной бане на 37°C в течение 90 секунд. После инкубации 0,95 мл лизата наслаивали сверху на 0,5 мл плотностного буфера (14% масс./об. йогексол, 0,005% Pluronic F-108 в 10 мМ ГЭПЭС, pH 7,4) в каждой из четырех 1,5 мл конических центрифужных пробирок. Затем все четыре пробирки центрифугировали в течение 2 минут при 10000 g при 25°C до седиментации (осаждения) микроорганизмов через плотностный буфер. Лизированная кровь и среда оставались над плотностным буфером.4.0 ml of culture medium from fresh positive blood cultures was combined with 2.0 ml of lysis buffer (0.45% Brij® 97 in 0.3 M CAPS, pH 11.7), vortexed for 5 seconds, and then incubated in a 37 ° C water bath for 90 seconds. After incubation, 0.95 ml of the lysate was layered on top of 0.5 ml of density buffer (14% w / v yohexol, 0.005% Pluronic F-108 in 10 mM HEPES, pH 7.4) in each of four 1.5 ml conical centrifuge tubes. Then, all four tubes were centrifuged for 2 minutes at 10,000 g at 25 ° C until sedimentation (sedimentation) of microorganisms through a density buffer. Lysed blood and medium remained above the density buffer.

После завершения цикла центрифугирования надосадочную жидкость удаляли, и седиментированные (осажденные) микроорганизмы в каждой пробирке ресуспендировали 10 мкл дистиллированной воды. Ресуспендированные микроорганизмы из всех 4 пробирок объединяли в чистой пробирке и мягко перемешивали. Затем объем каждого обработанного образца регулировали таким образом, чтобы оптическая плотность при 660 нм (A660) конечной суспензии была равна 20/см. Обработанные образцы лидо хранили при 2-8°C в течение тех же суток тестирования, либо делили на аликвоты и замораживали при -70°C для тестирования на последующие сутки.After the centrifugation cycle was completed, the supernatant was removed and the sedimented (precipitated) microorganisms in each tube resuspended 10 μl of distilled water. Resuspended microorganisms from all 4 tubes were combined in a clean tube and gently mixed. Then, the volume of each treated sample was adjusted so that the optical density at 660 nm (A 660 ) of the final suspension was 20 / cm. Treated samples of lidos were stored at 2-8 ° C during the same day of testing, or were aliquoted and frozen at -70 ° C for testing on the next day.

Пример 2. Анализ образцов микроорганизмов, обработанных из положительных гемокультур лизисом-центрифугированием, с помощью рамановской спектроскопииExample 2. Analysis of samples of microorganisms processed from positive blood cultures by lysis-centrifugation using Raman spectroscopy

Образцы, обработанные в соответствии с методикой в примере 1, быстро оттаивали при 37°C (если были ранее заморожены), мягко перемешивали. Часть образца держали неразведенным, а остальной образец разводили до 1:2 в дистиллированной воде. Один микролитр каждого разведенного и неразведенного образца наносили на первую поверхность покрытого золотом предметного стекла микроскопа и давали возможность высохнуть в условиях окружающей среды.Samples processed in accordance with the procedure in example 1 were quickly thawed at 37 ° C (if previously frozen), gently mixed. Part of the sample was kept undiluted, and the rest of the sample was diluted to 1: 2 in distilled water. One microliter of each diluted and undiluted sample was applied to the first surface of a gold-coated microscope slide and allowed to dry under ambient conditions.

После высыхания 25 спектров в схеме решетки 5×5 снимали для каждого из высушенных образцов с помощью рамановского микроскопа Model R×N1 (Kaiser Optical Systems Inc., Michigan) при длине волны освещения 785 нм. Микроскоп был оборудован объективом с 40Х линзами, мощность лазера была установлена на 400 МВт, и каждый из 25 индивидуальных спектров снимали с 5-секундным временем накопления.After drying, 25 spectra in a 5 × 5 lattice scheme were recorded for each of the dried samples using a Model R × N1 Raman microscope (Kaiser Optical Systems Inc., Michigan) at a light wavelength of 785 nm. The microscope was equipped with a 40X lens, the laser power was set to 400 MW, and each of the 25 individual spectra was recorded with a 5-second accumulation time.

После снятия спектры предварительно обрабатывали для проведения вычитания темноты, удаления артефакта космических лучей, спектрального сжатия, вычитания базового уровня, нормализации и удаления резко отклоняющихся значений при подготовке к многофакторному статистическому анализу и его проведении.After removal, the spectra were preliminarily processed to subtract darkness, remove the cosmic ray artifact, spectral compression, subtract the base level, normalize and remove sharply deviating values in preparation for multivariate statistical analysis and its implementation.

Репрезентативные рамановские спектры избранных микроорганизмов, выделенных и обработанных из положительных гемокультур, показаны на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 показаны спектры четырех видов микроорганизмов; четырех изолятов С. albicans, шести изолятов Р. aeruginosa, тринадцати изолятов Е. coli и тринадцати изолятов S. aureus. Спектры от каждого вида усредняли для ясности иллюстрации.Representative Raman spectra of selected microorganisms isolated and processed from positive blood cultures are shown in FIG. 1 and 2. In FIG. 1 shows the spectra of four types of microorganisms; four isolates of C. albicans; six isolates of P. aeruginosa; thirteen isolates of E. coli; and thirteen isolates of S. aureus. Spectra from each species were averaged for clarity of illustration.

Соответствующие различия по всем спектрам различных видов легко очевидны для этих организмов. Это показывает, что потенциально маскирующие кровь и культуральные среды достаточно удалены, чтобы получить характеристические спектры для микроорганизмов после обработки.Corresponding differences in all spectra of various species are easily obvious for these organisms. This shows that potentially masking blood and culture media are sufficiently removed to obtain characteristic spectra for microorganisms after treatment.

На фиг. 2 показаны 13 индивидуальных рамановских спектров изолятов S. aureus, которые были показаны усредненными на фиг. 1. Эти тринадцать спектров показывают соответствие рамановского спектра данному микроорганизму для всех различных клинических изолятов, даже выращенных в различных гемокультурах от различных доноров крови.In FIG. 2 shows 13 individual Raman spectra of S. aureus isolates, which were shown averaged in FIG. 1. These thirteen spectra show the correspondence of the Raman spectrum to this microorganism for all different clinical isolates, even grown in different blood cultures from various blood donors.

Пример 3. Неинвазивный анализ образцов микроорганизмов, обработанных из положительных гемокультур лизисом-центрифугированием, с помощью рамановской спектроскопииExample 3. Non-invasive analysis of samples of microorganisms processed from positive blood cultures by lysis-centrifugation using Raman spectroscopy

Микроорганизмы "высевали" при низком инокулуме во флаконы BacT/ALERT® SA, содержащие 10 мл крови человека. Образцы культуральной среды гемокультуры отбирали из флаконов в пределах нескольких минут после положительного мечения системой обнаружения микроорганизмов BacT/ALERT® 3D. Образцы обрабатывали, как описано ниже:Microorganisms were plated at low inoculum into BacT / ALERT® SA vials containing 10 ml of human blood. Samples of the culture medium of the hemoculture were taken from the vials within a few minutes after positive labeling with the BacT / ALERT® 3D microorganism detection system. Samples were processed as described below:

1. 2,0 мл образец положительной культуральной среды смешивали с 1,0 мл селективного буфера для лизиса (0,45% масс./об. Brij® 97 + 0,3 М CAPS, pH 11,7), затем помещали в водяную баню на 37°C в течение 1 минуты.1. A 2.0 ml sample of positive culture medium was mixed with 1.0 ml of selective lysis buffer (0.45% w / v Brij® 97 + 0.3 M CAPS, pH 11.7), then placed in water bath at 37 ° C for 1 minute.

2. 1,0 мл образец лизата наслаивали сверху на 0,5 мл плотностного буфера (24% масс./об. хлорид цезия в 10 мМ ГЭПЭС pH 7,4 + 0,005% Pluronic F-108), содержащегося в изготовленной на заказ оптической разделительной пробирке. Полипропиленовый шарик присутствовал на поверхности плотностного буфера, чтобы облегчить нанесение без нарушения водных фаз.2. A 1.0 ml lysate sample was layered on top of 0.5 ml of density buffer (24% w / v cesium chloride in 10 mM HEPP pH 7.4 + 0.005% Pluronic F-108) contained in a custom optical separation tube. A polypropylene ball was present on the surface of the density buffer to facilitate application without disturbing the aqueous phases.

3. Оптическую разделительную пробирку герметично закрывали завинчивающейся крышкой и центрифугировали в течение 2 минут при 10000 об/мин (микроцентрифуга Eppendorf® 5417R, оборудованная колебательным ротором А-8-11, см. фиг. 4).3. The optical separation tube was sealed with a screw cap and centrifuged for 2 minutes at 10,000 rpm (Eppendorf® 5417R microcentrifuge equipped with an A-8-11 oscillating rotor, see FIG. 4).

4. Герметично закрытую пробирку переносили в изготовленный на заказ адаптер, который способствовал исследованию осадка микроорганизмов в основании пробирки с помощью рамановского микроскопа Model R×N1 (Kaiser Optical Systems Inc., Michigan) при длине волны освещения 785 нм. Также записывали спектры пустых разделительных пробирок для установлении базового уровня рамановского спектра пластмассы.4. The hermetically sealed tube was transferred to a custom adapter, which facilitated the study of microorganism sediment in the base of the tube using a Model R × N1 Raman microscope (Kaiser Optical Systems Inc., Michigan) at a light wavelength of 785 nm. Spectra of empty separation tubes were also recorded to establish the baseline of the Raman spectrum of plastics.

На фиг. 3 показаны рамановские спектры, снятые через пластмассовую разделительную пробирку, как с осадком микроорганизмов, так и без него. В данном режиме в спектрах преобладают рамановские полосы от самой пластмассы; однако полосы, уникальные для микроорганизмов, видимы в спектре осадка микроорганизмов только при волновых числах около 1227/см, 1583/см и 1660/см. Другие полосы микроорганизма также присутствуют, но замаскированы более сильными полосами пластмассы на данной шкале.In FIG. Figure 3 shows Raman spectra taken through a plastic separation tube, both with and without a sediment of microorganisms. In this mode, Raman bands from the plastic itself prevail in the spectra; however, bands unique to microorganisms are visible in the spectrum of microorganism sediment only at wave numbers of about 1227 / cm, 1583 / cm and 1660 / cm. Other bands of the microorganism are also present, but masked by stronger bands of plastic on this scale.

На фиг. 4 показаны рамановские спектры трех микроорганизмов после удаления фона путем вычитания спектра пустой пластмассовой разделительной пробирки. Хотя это вычитание фона не на 100% эффективно, спектральные полосы микроорганизмов четко видны. Другие геометрии системы снятия, такие как снятие с пространственным смещением или трансмиссионное снятие, вероятно, дополнительно улучшают компенсацию фона (см., например, опубликованные заявки на патент США №№2008/0129992 и 2009/0244533).In FIG. Figure 4 shows the Raman spectra of three microorganisms after removing the background by subtracting the spectrum of an empty plastic separation tube. Although this background subtraction is not 100% effective, the spectral bands of microorganisms are clearly visible. Other removal system geometries, such as spatial offset removal or transmission removal, are likely to further enhance background compensation (see, for example, published U.S. Patent Application Nos. 2008/0129992 and 2009/0244533).

Приведенные выше примеры являются иллюстративными для настоящего изобретения и не должны быть истолкованы как ограничивающие его. Изобретение определено приведенной ниже формулой изобретения, где эквиваленты формулы изобретения должны быть включены в нее. Все публикации, заявки на патенты, патенты, патентные публикации и любые другие ссылки, цитируемые в данной заявке, включены полностью посредством ссылки на информацию, релевантную для предложения и/или параграфа, в котором представлена ссылка.The above examples are illustrative of the present invention and should not be construed as limiting it. The invention is defined by the claims below, where equivalents of the claims are to be included therein. All publications, patent applications, patents, patent publications, and any other references cited in this application are incorporated in their entirety by reference to information relevant to the proposal and / or paragraph in which the reference is made.

Claims (13)

1. Способ идентификации микроорганизма из тестируемого образца гемокультуры, включающий:
(a) получение тестируемого образца, о котором известно, что он содержит микроорганизмы;
(b) селективный лизис и растворение клеток не микроорганизмов тестируемого образца с помощью лизирующего раствора с получением лизата образца, где указанный лизирующий раствор имеет pH от примерно 8 до примерно 13;
(c) наслаивание указанного лизата образца на плотностный буфер, где указанный плотностный буфер имеет однородную плотность от примерно 1,025 г/мл до примерно 1,120 г/мл, в герметичном контейнере и дальнейшее центрифугирование контейнера с целью разделения и изолирования указанных микроорганизмов от других компонентов в лизате образца, где микроорганизмы, проходя через плотностный буфер, формируют осадок на дне указанного контейнера;
(d) исследование указанного осадка с использованием одного или более чем одного метода рамановской спектроскопии с получением спектроскопических измерений данного микроорганизма, где указанные исследования с помощью рамановской спектроскопии проводятся с осадком микроорганизмов, оставшимся на дне контейнера, и
(e) идентификацию данного микроорганизма в указанном осадке путем сравнения спектроскопических измерений со снятыми спектроскопическими измерениями известных микроорганизмов или предсказанными спектроскопическими свойствами известных микроорганизмов, где микроорганизмы идентифицируют на уровне рода или на уровне вида.
1. A method for identifying a microorganism from a test sample of a blood culture, including:
(a) obtaining a test sample known to contain microorganisms;
(b) selectively lysing and dissolving the non-microorganism cells of the test sample using a lyse solution to obtain a sample lysate, wherein said lyse solution has a pH of from about 8 to about 13;
(c) layering said sample lysate on a density buffer, where said density buffer has a uniform density of from about 1.025 g / ml to about 1.120 g / ml, in a sealed container and further centrifuging the container to separate and isolate said microorganisms from other components in the lysate a sample where microorganisms passing through the density buffer form a precipitate at the bottom of the specified container;
(d) examining said precipitate using one or more than one Raman spectroscopy method to obtain spectroscopic measurements of a given microorganism, wherein said Raman spectroscopy studies are carried out with a microorganism sediment remaining at the bottom of the container, and
(e) identifying a given microorganism in said sediment by comparing spectroscopic measurements with spectroscopic measurements of known microorganisms or the predicted spectroscopic properties of known microorganisms, where microorganisms are identified at the genus or species level.
2. Способ по п.1, где стадия исследования (d) является неинвазивной.2. The method according to claim 1, where the stage of the study (d) is non-invasive. 3. Способ по п.1, где метод рамановской спектроскопии выбран из группы, состоящей из рамановской спектроскопии, конфокальной рамановской спектроскопии, рамановской спектроскопии, усиленной поверхностью, рамановской спектроскопии с пространственным смещением, резонансной рамановской спектроскопии, трансмиссионной рамановской спектроскопии и любой их комбинации.3. The method according to claim 1, where the Raman spectroscopy method is selected from the group consisting of Raman spectroscopy, confocal Raman spectroscopy, surface enhanced Raman spectroscopy, spatial offset Raman spectroscopy, resonance Raman spectroscopy, transmission Raman spectroscopy, and any combination thereof. 4. Способ по п.1, где стадию селективного лизиса (b) осуществляют используя раствор для лизиса, содержащий один или более чем один детергент.4. The method according to claim 1, where the stage of selective lysis (b) is carried out using a lysis solution containing one or more than one detergent. 5. Способ по п.4, где один или более чем один детергент выбран из группы, состоящей из Тритона® Х-100, Тритона® X-100-R, Тритона® Х-114, NP-40, Genapol® С-100, Genapol® Х-100, Igepal® CA 630, Arlasolve™ 200, Brij® 96/97, CHAPS, октил-D-глюкопиранозида, сапонина, нонаэтиленгликоля монододецилового эфира (C12E9, полидоценол), додецилсульфата натрия, N-лаурилсаркозина, деоксихолата натрия, желчных солей, гексадецилтриметиламмония бромида, SB3-10, SB3-12, амидосульфобетаина-14, C7BzO, Brij® 98, Brij® 58, Brij® 35, Твин® 80, Твин® 20, Pluronic® L64, Pluronic® P84, не детергентных сульфобетаинов (NDSB 201), амфиполов (PMAL-C8) и метил-β-циклодекстрина.5. The method according to claim 4, where one or more than one detergent is selected from the group consisting of Triton® X-100, Triton® X-100-R, Triton® X-114, NP-40, Genapol® C-100 , Genapol® X-100, Igepal® CA 630, Arlasolve ™ 200, Brij® 96/97, CHAPS, octyl-D-glucopyranoside, saponin, non-ethylene glycol monododecyl ether (C 12 E 9 , polydocenol), sodium dodecyl sulfate, N-lauryl sarcos , sodium deoxycholate, bile salts, hexadecyltrimethylammonium bromide, SB3-10, SB3-12, amidosulfobetaine-14, C 7 BzO, Brij® 98, Brij® 58, Brij® 35, Tween® 80, Tween® 20, Pluronic® L64, Pluronic® P84, non-detergent sulfobetaines (NDSB 201), amphipoles (PMAL-C8) and methyl-β-cy clodextrin. 6. Способ по п.4, где указанный детергент представляет собой полиоксиэтиленовый детергент, включающий структуру C12-18/E9-10.6. The method according to claim 4, where the specified detergent is a polyoxyethylene detergent comprising the structure C 12-18 / E 9-10 . 7. Способ по п.6, где указанный полиоксиэтиленовый детергент выбран из группы, состоящей из Brij® 97, Brij® 96V, Genapol® С-100, Genapol® Х-100 и полидоценола.7. The method according to claim 6, where the specified polyoxyethylene detergent is selected from the group consisting of Brij® 97, Brij® 96V, Genapol® C-100, Genapol® X-100 and polydocenol. 8. Способ по п. 4, где раствор для лизиса дополнительно содержит один или более чем один фермент, который включает смесь одной или более чем одной протеиназы и одной или более чем одной нуклеазы.8. The method of claim 4, wherein the lysis solution further comprises one or more enzymes, which comprises a mixture of one or more proteinases and one or more than one nuclease. 9. Способ по п.4, где раствор для лизиса содержит один или более чем один буферный агент.9. The method according to claim 4, where the solution for lysis contains one or more than one buffering agent. 10. Способ по п.1, где указанный плотностный буфер выбран из группы, состоящей из коллоидного кремнезема, йодированных контрастных агентов, сахарозы, иммерсионного масла для микроскопа, минерального масла, силиконового масла, фторсиликонового масла, силиконового геля, метризоата-фиколла®, диатризоата-декстрана, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, полиэтиленоксида (высокой молекулярной массы), Pluronic® F127, Pluronic® F68, полиакриловой кислоты, сшитого поливинилового спирта, сшитого поливинилпирролидина, сополимера метилового эфира ПЭГ и метакрилата, пектина, агарозы, ксантана, геллана, Phytagel®, сорбита, фиколла®, глицерина, декстрана, гликогена, хлорида цезия, перфторуглеродных жидкостей и/или гидрофторуглеродной жидкости и их комбинаций.10. The method according to claim 1, where the specified density buffer is selected from the group consisting of colloidal silica, iodinated contrast agents, sucrose, immersion oil for a microscope, mineral oil, silicone oil, fluorosilicon oil, silicone gel, metrizoic-ficoll®, diatrizoate -dextran, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, polyethylene oxide (high molecular weight), Pluronic® F127, Pluronic® F68, polyacrylic acid, crosslinked polyvinyl alcohol, crosslinked polyvinylpyrrolidine, methyl e copolymer PEG and methacrylate, pectin, agarose, xanthan, gellan, Phytagel®, sorbitol, ficoll®, glycerol, dextran, glycogen, cesium chloride, perfluorocarbon fluids and / or hydrofluorocarbon fluids and combinations thereof. 11. Способ по п.1, где тестируемый образец представляет собой образец культуры, о которой известно, что она содержит микроорганизмы.11. The method according to claim 1, where the test sample is a culture sample, of which it is known that it contains microorganisms. 12. Способ по п.1, где указанный исследуемый образец представляет собой образец гемокультуры.12. The method according to claim 1, where the specified test sample is a sample of blood culture. 13. Способ по п.1, где указанный плотностный буфер содержит хлорид цезия или йогексол. 13. The method according to claim 1, where the specified density buffer contains cesium chloride or iohexol.
RU2011114900/10A 2008-10-31 2009-10-30 Method for identifying microorganisms from test blood culture sample RU2541775C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11018708P 2008-10-31 2008-10-31
US61/110,187 2008-10-31
PCT/US2009/005886 WO2010062351A1 (en) 2008-10-31 2009-10-30 Methods for separation, characterization, and/or identification of microorganisms using raman spectroscopy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011114900A RU2011114900A (en) 2012-12-10
RU2541775C2 true RU2541775C2 (en) 2015-02-20

Family

ID=42542822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011114900/10A RU2541775C2 (en) 2008-10-31 2009-10-30 Method for identifying microorganisms from test blood culture sample

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20100136609A1 (en)
EP (1) EP2361377B1 (en)
JP (1) JP2012507283A (en)
KR (1) KR20110095277A (en)
CN (1) CN102272585B (en)
AU (1) AU2009320332B2 (en)
BR (1) BRPI0919861A2 (en)
CA (1) CA2741036C (en)
MX (1) MX2011004106A (en)
RU (1) RU2541775C2 (en)
WO (1) WO2010062351A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718086C2 (en) * 2015-05-28 2020-03-30 БД КИЕСТРА Би.Ви. Automated method and system for producing and preparing a sample of a microorganism both for identification and for tests for antibiotic sensitivity
RU2739758C1 (en) * 2020-03-05 2020-12-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр гематологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ гематологии" Минздрава России) Method for identifying candida spp_ and other yeast-like fungi from positive blood culture by matrix laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (maldi-tof ms) in patients with blood flow infection

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009020680A2 (en) * 2007-05-04 2009-02-12 Stanford University Molecular imaging of living subjects using raman spectroscopy and labeled raman nanoparticles
US8512975B2 (en) * 2008-07-24 2013-08-20 Biomerieux, Inc. Method for detection and characterization of a microorganism in a sample using time dependent spectroscopic measurements
MX2011004169A (en) * 2008-10-31 2011-09-27 Bio Merieux Inc Methods for separation and characterization of microorganisms using identifier agents.
FR2942806B1 (en) * 2009-03-03 2011-09-02 Assist Publ Hopitaux De Paris METHOD FOR IDENTIFYING GERMS IN A LIQUID ENVIRONMENT
EP2333105A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Selective lysis of cells
EP2439536A1 (en) 2010-10-01 2012-04-11 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO New classification method for spectral data
MX341795B (en) * 2010-11-05 2016-09-02 Hoffmann La Roche Spectroscopic finger-printing of raw materials.
US9239318B2 (en) * 2011-02-28 2016-01-19 Waters Technologies Corporation Spectroscopic sample inspection for automated chromatography
AU2012266754B2 (en) 2011-06-06 2016-04-21 Biocartis Nv Selective lysis of cells by ionic surfactants
JP6113730B2 (en) * 2011-09-08 2017-04-12 サーモ エレクトロン サイエンティフィック インストルメンツ リミテッド ライアビリティ カンパニー Emission and transmission optical spectrometers
JP6204374B2 (en) * 2011-12-19 2017-09-27 オプティカル・ダイアグノスティクス・リミテッド Spectroscopic means and methods for identifying microorganisms in culture
EP2875518A1 (en) 2012-07-18 2015-05-27 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO New classification method for spectral data
FR3009387B1 (en) * 2013-07-31 2016-11-18 Biomerieux Sa METHOD AND DEVICE FOR ANALYZING A BIOLOGICAL SAMPLE
CN103499560B (en) * 2013-09-29 2015-08-05 浙江大学 A kind of in conjunction with Raman spectroscopy and the algae kind discrimination method composing p-ratio method
DE102014003386B4 (en) * 2014-03-07 2016-06-23 Celltool Gmbh Method and device for quality control of a blood product
WO2015136695A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-17 株式会社 東芝 Molecular detection device and method
JP2017512999A (en) * 2014-03-25 2017-05-25 マルバーン インストゥルメンツ リミテッド Structural investigation of proteins dispersed in liquid phase by Raman spectroscopy
CN104165879B (en) * 2014-08-19 2016-08-17 中国科学院微生物研究所 For the method identifying Legionella virulence
JP6325423B2 (en) * 2014-10-10 2018-05-16 アズビル株式会社 Liquid fluorescence detection apparatus and liquid fluorescence detection method
FR3044415B1 (en) * 2015-11-27 2017-12-01 Biomerieux Sa METHOD FOR DETERMINING THE REACTION OF A MICROORGANISM TO ITS EXPOSURE TO AN ANTIBIOTICS
CN105441546B (en) * 2015-12-18 2019-03-22 上海交通大学 The detection method of methanogen floras in anaerobic digestion fermentation liquid based on FISH
CN106770150A (en) * 2016-05-19 2017-05-31 王桂文 A kind of method of the single microsporidian spore trehalose concentration of fast quantification
US20190187048A1 (en) * 2016-08-19 2019-06-20 Monash University Spectroscopic systems and methods for the identification and quantification of pathogens
CN108342447B (en) * 2017-01-22 2021-10-15 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 Method for screening strains with phenotype similar to known strains
JP7313332B2 (en) 2017-07-27 2023-07-24 ビオメリュー・インコーポレイテッド isolation tube
CN107561058B (en) * 2017-09-12 2020-11-17 青岛啤酒股份有限公司 Method for evaluating metabolic similarity of flavor substances of industrial Lager yeast strains
CN107703291A (en) * 2017-11-23 2018-02-16 中山市创艺生化工程有限公司 Concentrating buffer solution for luminescent immunoassay and preparation method thereof
FR3075825B1 (en) 2017-12-21 2022-01-21 Biomerieux Sa METHOD AND SYSTEM FOR IDENTIFYING THE GRAM TYPE OF A BACTERIA
FR3075824B1 (en) * 2017-12-21 2022-01-14 Biomerieux Sa METHOD FOR IDENTIFYING A YEAST OR A BACTERIA
CN108226127B (en) * 2017-12-26 2021-04-06 深圳国际旅行卫生保健中心 Method for determining plasmodium content and system for detecting plasmodium content
CN108827936B (en) * 2018-06-15 2024-03-08 何坚 Blood culture positive reporting detection device and method
CA3100035A1 (en) 2018-08-27 2020-03-05 Regeneron Pharmaceuticals, Inc. Use of raman spectroscopy in downstream purification
EP3953686A4 (en) * 2019-04-09 2022-12-21 Agency for Science, Technology and Research Label-free detection of mycobacteria using surface enhanced raman spectroscopy
CN110628762A (en) * 2019-10-14 2019-12-31 杭州同创越诚基因科技有限公司 Nucleic acid extraction method based on nano magnetic beads and application
CN110849866B (en) * 2019-11-29 2023-01-17 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 Method for identifying cryptococcus neoformans and cryptococcus gatherens by using Raman scattering
KR102382101B1 (en) * 2021-07-20 2022-04-04 주식회사 지에프퍼멘텍 Method and device for controlling protein production process with microbial fermentation
CN113390853B (en) * 2021-07-21 2023-04-07 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 Method and system for identifying bacteria and fungi by using Raman spectrum
KR102413155B1 (en) * 2021-10-14 2022-06-24 주식회사 휴피트 Microbial growth medium based on carbon dioxide colorimetric sensor for sepsis diagnosis
CN114216837B (en) * 2021-11-16 2023-09-29 北京工业大学 Method for determining intracellular metabolites of Tetrasphaera subgroup by combining flow cytometry and Raman technologies
CN114216894B (en) * 2022-01-10 2022-10-18 北京工业大学 Method for rapidly identifying trichoderma in soil based on surface enhanced Raman spectroscopy technology
KR102485512B1 (en) * 2022-03-28 2023-01-06 주식회사 지에프퍼멘텍 Method and device for controlling tetra acetyl phytosphingosine production process with microbial fermentation
CN115950871B (en) * 2022-09-23 2023-12-15 北京蓝晶微生物科技有限公司 Method, device, system and equipment for detecting content of polyhydroxyalkanoate
WO2024084461A1 (en) * 2022-10-21 2024-04-25 Janssen Research & Development, Llc Methods and systems for microbial detection using raman spectroscopy
CN116130004B (en) * 2023-01-06 2024-05-24 成都侣康科技有限公司 Identification processing method and system for antibacterial peptide

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005068647A2 (en) * 2003-12-09 2005-07-28 Biomerieux, Inc. Methods for detecting bacterial pathogens

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3928139A (en) * 1973-02-12 1975-12-23 Wadley Res Inst & Blood Bank Detection of microbial pathogens
US3932222A (en) * 1974-12-20 1976-01-13 J. K. & Susie L. Wadley Research Institute And Blood Bank For isolating pathogenic microorganisms
US4038150A (en) * 1976-03-24 1977-07-26 J. K. And Susie L. Wadley Research Institute And Blood Bank Sample mixing and centrifugation apparatus
US4131512A (en) * 1976-11-05 1978-12-26 J. K. And Susie L. Wadley Research Institute And Blood Bank Method for detecting microbial pathogens employing a cushioning agent
US4212948A (en) * 1978-10-18 1980-07-15 J. K. And Susie L. Wadley Research Institute And Blood Bank Apparatus for detecting microbial pathogens employing a cushioning agent
US4410630A (en) * 1981-12-11 1983-10-18 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Lysis filtration culture chamber
US4693972A (en) * 1984-01-16 1987-09-15 Becton, Dickinson And Company Composition and method for rapid detection of microorganisms in clinical samples
US4829005A (en) * 1984-06-15 1989-05-09 Friedman Michael P Sedimentation filtration microorganism growth culture system
US4847198A (en) * 1987-10-07 1989-07-11 The Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island And Providence Plantations Detection and indentification of bacteria by means of ultra-violet excited resonance Raman spectra
US5474910A (en) * 1993-10-15 1995-12-12 Alfano; Robert R. Method and device for detecting biological molecules and/or microorganisms within a desired area or space
AU1946095A (en) * 1994-03-16 1995-10-03 Foss Electric A/S Novel method for the conditioning of liquid samples
US5599717A (en) * 1994-09-02 1997-02-04 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Advanced synchronous luminescence system
FR2732037B1 (en) * 1995-03-20 1997-05-30 Dbv METHOD FOR THE DETECTION OF MICROORGANISMS BY SEPARATION AND CULTURE ON A GELIFIED SYSTEM, GELIFIED SYSTEM AND ASSAY KIT FOR CARRYING OUT THIS METHOD, USE IN MICROBIOLOGY
US6254834B1 (en) * 1998-03-10 2001-07-03 Large Scale Proteomics Corp. Detection and characterization of microorganisms
US5948610A (en) * 1998-06-03 1999-09-07 University Of Maryland At Baltimore County Use of matrices comprising liquids and light absorbing particles for analysis of microorganisms by laser desorption mass spectrometry
US20020086289A1 (en) * 1999-06-15 2002-07-04 Don Straus Genomic profiling: a rapid method for testing a complex biological sample for the presence of many types of organisms
EP1198597A1 (en) * 1999-07-22 2002-04-24 Artus Gesellschaft Für Molekularbiologische Diagnostik und Entwicklung MbH. Method for the species-specific detection of organisms
WO2001092859A1 (en) * 2000-06-02 2001-12-06 Medicometrics Aps Method and system for classifying a biological sample
FR2829500B1 (en) * 2001-09-13 2003-12-12 Hemosystem PROCESS FOR THE CONCENTRATION AND DETECTION OF PATHOGENIC SPROUTS FROM BLOOD PRODUCTS AND / OR DERIVATIVES THEREOF AND DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD
US6780602B2 (en) * 2001-11-01 2004-08-24 Microbiosystems, Limited Partnership Taxonomic identification of pathogenic microorganisms and their toxic proteins
WO2003048396A1 (en) * 2001-12-03 2003-06-12 Seroptix, Inc. A method for identifying markers
US7428045B2 (en) * 2002-01-10 2008-09-23 Chemimage Corporation Raman spectral analysis of pathogens
US7186990B2 (en) * 2002-01-22 2007-03-06 Microbiosystems, Limited Partnership Method and apparatus for detecting and imaging the presence of biological materials
JP4745959B2 (en) * 2003-05-12 2011-08-10 リバー・ダイアグノスティクス・ビー.・ブイ. Automatic characterization and classification of microorganisms
US7662562B2 (en) * 2004-08-10 2010-02-16 Becton, Dickinson And Company Method for rapid identification of microorganisms
US20070037135A1 (en) * 2005-08-08 2007-02-15 Barnes Russell H System and method for the identification and quantification of a biological sample suspended in a liquid
JP4918281B2 (en) * 2006-05-18 2012-04-18 シスメックス株式会社 Urine component analyzer
US7542132B2 (en) * 2006-07-31 2009-06-02 Applied Materials, Inc. Raman spectroscopy as integrated chemical metrology
US8280471B2 (en) * 2007-12-12 2012-10-02 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Fiber optic based detection of autofluorescent bacterial pathogens
JP2012507284A (en) * 2008-10-31 2012-03-29 バイオメリュー・インコーポレイテッド Separation apparatus for the separation, characterization and / or identification of microorganisms
RU2531225C2 (en) * 2008-10-31 2014-10-20 Биомерье, Инк. Method of identifying microorganisms by spectroscopy (versions)

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005068647A2 (en) * 2003-12-09 2005-07-28 Biomerieux, Inc. Methods for detecting bacterial pathogens

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JARVIS R.M. ET AL. Surface-enhanced Raman scattering for the rapid discrimination of bacteria //Faraday Discuss., 2006, 132, 281-292 . RÖ;SCH P. ET AL. The identification of microorganisms by micro-Raman spectroscopy // Journal of Molecular Structure 661-662 (2003) 363-369 . MAQUELIN K. ET AL. Prospective study of the performance of vibrational spectroscopies for rapid identification of bacterial and fungal pathogens recovered from blood cultures // Journal of Clinical Microbiology, Jan 2003, vol. 41, no 1, p. 324-329. НЕТРУСОВ А.И. Практикум по микробиологии: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр "Академия", 2005, с. 132-143 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718086C2 (en) * 2015-05-28 2020-03-30 БД КИЕСТРА Би.Ви. Automated method and system for producing and preparing a sample of a microorganism both for identification and for tests for antibiotic sensitivity
US10921336B2 (en) 2015-05-28 2021-02-16 Bd Kiestra B.V. Automated method and system for obtaining and preparing microorganism sample for both identification and antibiotic susceptibility tests
RU2739758C1 (en) * 2020-03-05 2020-12-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр гематологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ гематологии" Минздрава России) Method for identifying candida spp_ and other yeast-like fungi from positive blood culture by matrix laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (maldi-tof ms) in patients with blood flow infection

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010062351A1 (en) 2010-06-03
AU2009320332B2 (en) 2014-07-31
AU2009320332A1 (en) 2010-06-03
RU2011114900A (en) 2012-12-10
MX2011004106A (en) 2011-08-15
JP2012507283A (en) 2012-03-29
CA2741036C (en) 2018-01-09
CA2741036A1 (en) 2010-06-03
KR20110095277A (en) 2011-08-24
EP2361377A1 (en) 2011-08-31
CN102272585B (en) 2015-10-07
BRPI0919861A2 (en) 2017-04-04
US20100136609A1 (en) 2010-06-03
EP2361377B1 (en) 2018-01-31
CN102272585A (en) 2011-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2541775C2 (en) Method for identifying microorganisms from test blood culture sample
RU2533252C2 (en) Methods of separation and characteristic of microorganisms by means of identifier
RU2531225C2 (en) Method of identifying microorganisms by spectroscopy (versions)
RU2519650C2 (en) Methods of separating, characterising and (or) identifying microorganisms using mass spectrometry
JP6026581B2 (en) Microbial separation, characterization and / or identification method using Raman spectroscopy
US10167494B2 (en) Method for detection, characterization and/or identification of microorganisms in a sealed container
JP5816164B2 (en) Antibiotic resistance measurement method
EP2364447A1 (en) Methods for the isolation and identification of microorganisms
JP6182574B2 (en) Method for separating, characterizing and / or identifying microorganisms using spectroscopy

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191031